BRPI0900506A2

BRPI0900506A2 - pig de baixa pressço de deslocamento

Info

Publication number: BRPI0900506A2
Authority: BR
Inventors: Antonio Carlos Ferreira Lino; Silva Carlos Alberto Dias Da; Eduardo Ferreira Gaspari
Original assignee: Petroleo Brasileiro Sa
Priority date: 2009-02-19
Filing date: 2009-02-19
Publication date: 2010-12-14
Also published as: BRPI0900506B1

Abstract

PIG DE BAIXA PRESSçO DE DESLOCAMENTO. Refere-se a presente invenção a um Pig de monitoramento com capacidade de ser deslocado no interior de uma tubulação com mínimo diferencial de pressão e transportar instrumentos diversos em seu interior. O pig é provido de um corpo central (1) cilíndrico, no qual são montados, pelo menos um disco impulsionador (2) e uma pluralidade de hastes articuladas (3) igualmente espaçadas adjacentes ao disco (2), sendo cada haste ligada ao corpo central (1) por uma de suas extremidades e com rodas de contato (31) com a tubulação na outra extremidade.

Description

PIG DE BAIXA PRESSÃO DE DESLOCAMENTO

CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção encontra seu campo de atuação entre osequipamentos destinados a serem enviados pelo interior de umatubulação, impulsionados por um fluido que escoa dentro da referidatubulação.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

Todas as grandes indústrias utilizam tubulações para o transportedos mais variados tipos de fluidos por seu interior.

Na indústria de petróleo, torna-se de fundamental importância aobtenção de informações sobre o escoamento dos fluidos dentro de umatubulação.

O monitoramento e controle de complexos sistemas de escoamento,como os de escoamento de petróleo, envolvem um grande número devariáveis e parâmetros operacionais e exige requisitos como aconfiabilidade dos sistemas de aquisição de dados e comunicação; temposlimites entre a aquisição de dados e a decisão de controle; e restriçõesoperacionais de um grande número de dispositivos, como reservatórios,bombas, válvulas, dutos e outros.

Nas operações de escoamento de petróleo a complexidade édemasiadamente elevada, já que compreende não apenas o escoamentodo petróleo, mas também de gás e, em algumas situações, água e areia.O conhecimento do comportamento dinâmico do escoamento em dutos deprodução de petróleo é de fundamental importância no controle dasoperações de uma plataforma.

Atualmente, para o monitoramento das variáveis de escoamento defluidos em tubulações, utilizam-se instrumentos embarcados emequipamentos capazes de se moverem pelo interior das referidastubulações. Este equipamento é bem conhecido na técnica efreqüentemente referido pelo termo em inglês "pipeline pig" doravantechamado apenas pelo termo PIG.

Pigs são equipamentos que, inseridos dentro da tubulação, viajampor toda a sua extensão, empurrados, geralmente, pela própria vazão doproduto. Eles são classificados em duas categorias: "Pigs de Utilidade",que realizam a função de limpeza, separação de produtos e remoção deágua, e "Pigs de inspeção", também conhecidos como pigsinstrumentados, que fornecem informações das condições da linha, daextensão e localização de algum problema, bem como das condições deescoamento do fluido no interior da tubulação.

Entretanto, para que os dados provenientes do monitoramento dasvariáveis de escoamento sejam representativos, torna-se de fundamentalimportância que a interferência do corpo do pig instrumentado noescoamento seja considerada desprezível e que o eixo de longitudinal dopig seja coincidente com o eixo longitudinal da tubulação em questão.

O documento de patente US 2007/0174983 A1 revela umequipamento usado como pig de limpeza e sistema de monitoramento. Opig é dotado de um sistema de suspensão adaptado para ajustar o corpodo pig no interior da tubulação, sendo o pig dotado de uma pluralidade derodas. As rodas são concentricamente montadas de forma diagonal, naqual operam em direção coplanar com o corpo do pig.

Dada a complexidade do sistema de suspensão, o peso doscomponentes, o reduzido espaço interno e as características dos discoslimpadores, esse dispositivo não é vantajoso para o monitoramento deescoamento em linhas de fluido, pois o mesmo tenderia a interferir no fluxoe provocar alterações no resultado das análises.

Entretanto, permanece a necessidade de um equipamento que sejacapaz de se mover com mínima pressão de deslocamento, para que omesmo não interfira no fluxo de fluido.

Portanto, o dispositivo descrito e reivindicado neste documentoapresenta uma alternativa vantajosa de um pig com capacidade detransportar instrumentos embarcados em seu interior e sem interferênciasrelevantes no fluxo de fluido, frente aos equipamentos conhecidos datécnica.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Refere-se a presente invenção a um pig para monitoramento dascondições de escoamento de fluidos em tubulações, destinado a serenviado no interior de uma tubulação rígida ou flexível, com capacidade deser deslocado com baixa pressão de deslocamento, no interior datubulação, e transportar instrumentos variados em seu interior.

O referido pig, é constituído por um corpo central (1) cilíndrico, comuma extremidade dianteira e uma extremidade distai, no qual sãomontados, pelo menos um disco impulsionador (2) e uma pluralidade dehastes articuladas (3) igualmente espaçadas entre si adjacentes ao disco(2), onde cada haste é ligada ao corpo central (1) por uma de suasextremidades e a rodízios (31) na outra extremidade.

O Pig, objeto desta invenção compreende adicionalmente pelomenos um ressalto (4), circular no corpo central (1); pelo menos umsuporte bipartido (5) fixado na extremidade dianteira do corpo central (1)por meio do ressalto (4); uma pluralidade de barras de fixação (6), demodo a fixar as hastes articuladas (3) no suporte bipartido, de modo apermitir o movimento angular da haste (3); uma pluralidade de molas detorção (7); uma tampa reboque (8), posicionada na extremidade dianteirado corpo central (1) e fixada ao pelo menos um ressalto (4).

O pig de Inspeção, objeto da presente invenção, apresenta diversasvantagens em relação ao estado da técnica, dentre as quais pode-sedestacar o baixo peso, a desprezível interferência no fluxo de fluido, oreduzido diferencial de pressão de deslocamento, o baixo custo defabricação e manutenção, o maior espaço interno para alojar instrumentose a possibilidade de confecção em tamanho reduzido.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURASAs características do pig de monitoramento, objeto da presenteinvenção serão mais bem percebidas a partir da descrição detalhada,associada às figuras abaixo referenciadas, que representam aconcretização preferida para a presente invenção, na qual:

A FIGURA 1 apresenta uma perspectiva da concretização preferidapara o pig de monitoramento, objeto desta invenção.

A FIGURA 2A apresenta uma vista lateral em corte do pigrepresentado na figura 1.

A FIGURA 2B apresenta a vista frontal do pig representado na figura 1.

A FIGURA 2C apresenta uma vista lateral do pig representado nafigura 1

A FIGURA 3 apresenta uma visão em perspectiva de uma possívelconcretização do disco impulsionador.

A FIGURA 4A apresenta uma vista superior de uma possívelconcretização da haste articulada.

A FIGURA 4B apresenta uma vista lateral da haste articuladarepresentada na figura 4A.

A FIGURA 5 apresenta uma visão em perspectiva de uma possívelconcretização do corpo central cilíndrico, dois ressaltos rigidamente unidosao corpo e dois elementos de fixação.

A FIGURA 6 apresenta uma visão em perspectiva de uma daspartes do suporte bi-partido, de acordo com a presente invenção.

A FIGURA 7 apresenta as vistas frontais e superiores dossegmentos que formam a barra de fixação.

A FIGURA 8 apresenta uma vista superior e uma vista frontal deuma das molas que compõem o sistema de amortecimento do pig, deacordo com a presente invenção.

A FIGURA 9 apresenta uma vista lateral em corte de uma possívelconcretização da tampa reboque.DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

Refere-se a presente invenção a um pig para monitoramento dascondições de escoamento de fluidos em tubulações, destinado a serenviado no interior de uma tubulação rígida ou flexível, com capacidade dese deslocar com baixa pressão de deslocamento, no interior da tubulação,e transportar instrumentos variados em seu interior.

A figura 2A apresenta uma vista lateral em corte do referido pig, queé constituído por um corpo central (1) cilíndrico, com uma extremidadedianteira e uma extremidade distai, no qual são montados pelo menos umdisco impulsionador (2) e uma pluralidade de hastes articuladas (3)igualmente espaçadas entre si e adjacentes ao disco (2).

A figura 4A e a figura 4B apresentam respectivamente uma vistafrontal e uma vista superior de uma haste articulada (3). Cada haste éligada ao corpo central (1) por uma de suas extremidades e a rodízios (31)na outra extremidade.

O Pig, objeto desta invenção compreende adicionalmente:

a. Pelo menos um ressalto (4) circular no corpo central (1),vazado por uma pluralidade de furos distribuídos ao longo dacircunferência do ressalto, localizado junto à extremidadedianteira do corpo central (1).

b. Pelo menos um suporte bipartido (5) fixado na extremidadedianteira do corpo central (1) por meio do ressalto (4), comuma superfície circular (51) e uma superfície perpendicular(52), sendo vazado por uma pluralidade de furos distribuídosna superfície perpendicular (52), e tendo uma pluralidade deblocos de fixação (53) na circunferência do suporte (5), parafixar as hastes articuladas (3).

c. Uma pluralidade de barras de fixação (6), posicionadas emcada bloco de fixação (53) de modo a permitir amovimentação angular das hastes articuladas (3).d. Uma pluralidade de molas de torção (7), constituídas por umcorpo (71) e uma haste (72) sendo que o corpo (71) circundauma das barras de fixação (6) e a haste (72) mantém contatocom a superfície inferior de uma das hastes articuladas (3).

e. Uma tampa reboque (8) vazada por uma pluralidade de furosdistribuídos na sua superfície de fixação (81), fixada ao pelomenos um ressalto (4), na extremidade dianteira do corpocentral (1).

A figura 1 apresenta a perspectiva da concretização preferida para apresente invenção, que adicionalmente possui, em sua região central,elementos correspondentes aos listados acima, à exceção da tampareboque (8).

A figura 3 apresenta uma perspectiva do disco impulsionador (2),que atua como propulsor, usando o fluxo de fluido para movimentar o pig.O referido disco apresenta diâmetro externo inferior ao diâmetro interno datubulação, sendo o referido diâmetro externo determinado de acordo comos parâmetros operacionais e condições de escoamento, não havendo,portanto, contato do disco impulsionador (2) com as paredes da tubulação.

Os discos impulsionadores (2) são preferencialmenteconfeccionados em poliuretano poliéster e são vazados por umapluralidade de furos distribuídos ao longo de sua superfície. Tais furos sãolongitudinalmente alinhados com os furos de cada ressalto (4) e de cadasuporte bipartido (5).

O corpo central (1), as hastes articuladas (3), o ressalto (4), osuporte bi partido (5), as barras de fixação (6), as molas de torção (7) e atampa reboque (8) são confeccionados em liga de alumínio, o que conferebaixo peso ao pig e permite que a interferência no fluxo de fluido sejamínima.

Como conseqüência da ausência de contato entre o discoimpulsionador e as paredes do tubo, o pig não é submetido a esforçosmecânicos consideráveis, o que torna possível o uso de ligas de alumíniocomo material e confere ao pig a propriedade de se deslocar com baixapressão de deslocamento.

Os suportes bipartidos (5) e os discos impulsionadores (2) se fixama cada ressalto (4) por meio de elementos de fixação (9), que podem serparafusos, pinos de travamento ou outro meio conhecido da técnica.

O disco impulsionador (2) pode ser fixado a montante ou a jusantedo ressalto (4), de acordo com a necessidade em cada caso, e o suportebipartido (5) é fixado a jusante do ressalto (4) e do disco impulsionador (2).

As figura 8 apresenta uma vista superior e uma vista lateral de umadas molas de torção (7). As referidas molas (7) apresentam um corpo (71)com duas extremidades helicoidais (711) e uma região central (712) reta elateralmente deslocada, e uma haste (72) em forma trapezoidal, partindodas extremidades helicoidais (711) do corpo (71).

A figura 7 apresenta as vistas frontais e superiores dos segmentosque compõem a barra de fixação (6). A barra de fixação (6) compreendeum primeiro segmento (61), com uma rosca externa em uma de suasextremidades, e um segundo segmento (62), com uma rosca internacompatível com a rosca externa do primeiro segmento (61). Estaconfiguração permite a montagem da barra de fixação no bloco de fixação(53) de modo a fixar a haste articulada (3) com liberdade de movimentoangular.

O corpo central (1) possui uma cavidade interna (11) que se estendepor todo o seu comprimento e apresenta capacidade para alojar e fixarinstrumentos de medição variados.

O pig objeto desta invenção é capaz de se deslocar com umapressão de deslocamento inferior a 0,01 MPa.

EXEMPLO ESPECÍFICO DA INVENÇÃO

Diversos testes realizados em laboratório comprovaram a eficácia ea eficiência do referido pig de se deslocar no interior de uma tubulação,movimentado por um fluido e com baixo diferencial de pressão dedeslocamento.

A tabela 1, abaixo, apresenta os resultados de testes usando umatubulação com diâmetro interno de 97,2 mm, diferentes vazões tanto emescoamento monofásico (água) como em escoamento bifásico (água + ar)e diferentes velocidades de escoamento, sendo que em alguns casos atubulação apresenta trechos verticais e horizontais.

TABELA 1

<table>table see original document page 9</column></row><table>

H= Horizontal V=VerticaI

O referido pig, apresenta as seguintes vantagens em relação ao estadoda técnica:

· Baixo peso;• Interferência no fluxo de fluido considerada desprezível;

• Baixa pressão de deslocamento;

• Baixo custo de fabricação e manutenção;

• Maior espaço interno para alojar instrumentos;

• Possibilidade de confecção em tamanho reduzido;

A descrição que se fez até aqui do pig de baixa pressão dedeslocamento, objeto da presente invenção, deve ser considerada apenascomo uma possível concretização, e quaisquer características particularesdevem ser entendidas como algo que foi descrito para facilitar acompreensão. Desta forma, não podem ser consideradas Iimitantes dainvenção, a qual está limitada apenas ao escopo das reivindicações queseguem.

Claims

1. PIG DE BAIXA PRESSÃO DE DESLOCAMENTO, para monitoramentodas condições de escoamento de fluidos em tubulações, destinado aser enviado no interior de uma tubulação rígida ou flexível, constituídopor um corpo central (1) cilíndrico, com uma extremidade dianteira euma extremidade distai, no qual são montados, pelo menos um discoimpulsionador e uma pluralidade de hastes articuladas igualmenteespaçadas entre si e adjacentes ao disco, sendo que cada haste éligada ao corpo central (1) por uma de suas extremidades e a rodíziosna outra extremidade, caracterizado por adicionalmente compreender:a. Pelo menos um ressalto (4) circular no corpo central (1),vazado por uma pluralidade de furos distribuídos ao longo dacircunferência do ressalto, localizado junto à extremidadedianteira do corpo central (1).b. Pelo menos um suporte bipartido (5) fixado na extremidadedianteira do corpo central (1) por meio do ressalto (4), comuma superfície circular (51) e uma superfície perpendicular(52), sendo vazado por uma pluralidade de furos distribuídosna superfície perpendicular (52), e tendo uma pluralidade deblocos de fixação (53), na circunferência do suporte (5), paraencaixar as hastes articuladas (3).c. Uma pluralidade de barras de fixação (6), posicionadas emcada bloco de fixação (53) de modo a permitir amovimentação angular das hastes articuladas (3).d. Uma pluralidade de molas de torção (7), constituídas por umcorpo (71) e uma haste (72) sendo que o corpo (71) circundauma das barras de fixação (6) e a haste (72) mantém contatocom a superfície inferior de uma das hastes articuladas (3).e. Uma tampa reboque (8) vazada por uma pluralidade de furosdistribuídos na sua superfície de fixação (81), fixada ao pelomenos um ressalto (4), na extremidade dianteira do corpocentral (1).

2. Pig1 de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o pelomenos um disco impulsionador (2) possuir diâmetro externo inferiorao diâmetro interno da tubulação, sendo o referido diâmetro externodeterminado de acordo com os parâmetros operacionais econdições de escoamento.

3. Pig, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por não havercontato entre o pelo menos um disco impulsionador (2) e as paredesda tubulação.

4. Pig1 de, acordo com a reivindicação 2, caracterizado por o pelomenos um disco impulsionador (2) ser confeccionado em poliuretanopoliéster.

5. Pig1 de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o pelomenos um disco impulsionador (2) ser vazado por uma pluralidadede furos distribuídos por sua superfície e alinhados com os furos dopelo menos um ressalto (4) e do pelo menos um suporte bipartido(5).

6. Pig, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o corpocentral (1), as hastes articuladas (3), o pelo menos um ressalto (4), opelo menos um suporte bi-partido (5), as barras de fixação (6), asmolas de torção (7) e a tampa reboque (8) serem confeccionadasem liga de alumínio.

7. Pig, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o pelomenos um suporte bipartido (5) e o pelo menos um discoimpulsionador (2) se fixarem ao ressalto (4) por meio de elementosde fixação (9).

8. Pig, de acordo com a reivindicação 1 e 7, caracterizado por oselementos de fixação (9) serem parafusos.

9. Pig, de acordo com a reivindicação 1 e 7, caracterizado por os ele-mentos de fixação (9) serem pinos de travamento.

10. Pig, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o pelomenos um disco impulsionador (2) ser fixado a montante do ressalto(4).

11. Pig, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o pelomenos um disco impulsionador (2) ser fixado a jusante do ressalto(4).

12. Pig, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o pelomenos um suporte bipartido (5) ser fixado a jusante do ressalto (4) edo disco impulsionador (2).

13. Pig, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a mola detorção (7) apresentar um corpo (71) com duas extremidadeshelicoidais (711) e uma região central (712) reta e lateralmentedeslocada, e uma haste (72) em forma trapezoidal, partindo dasextremidades helicoidais (711) do corpo (71).

14. Pig, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a barra defixação (6) compreender um primeiro segmento (61), com uma roscaexterna em uma de suas extremidades, e um segundo segmento(62), com uma rosca interna compatível com a rosca externa doprimeiro segmento (61).

15. Pig, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o corpocentral (1) possuir uma cavidade interna (11) que se estende portodo o seu comprimento e apresenta capacidade para alojar e fixarinstrumentos de medição.

16. Pig, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por apresentarpressão de deslocamento inferior a 0,3 bar.