Pigs Instrumentados - PUC-Rio

PIGS INSTRUMENTADOS
O QUE SÃO PIGS INSTRUMENTADOS?
SÃO PIGS QUE REALIZAM MEDIDAS AO LONGO DO PERCURSO DO
DUTO, REGISTRANDO AS INFORMAÇÕES.
ESTAS INFORMAÇÕES NORMALMENTE SÃO UTILIZADAS PARA
AVALIAR A INTEGRIDADE DO DUTO.
Novembro/2009 – Claudio S. Camerini
PIGS INSTRUMENTADOS
HISTÓRIA
* 1964 - PRIMEIRO USO COMERCIAL DE UM PIG - MFL - TUBOSCOPE
* 1966 - PRIMEIRA INSPEÇÃO EM TODA A CIRCUNFERÊNCIA
* 1971 - OUTRAS COMPANHIAS APARECEM NO MERCADO - VETCO
* 1978 - PRIMEIRA FERRAMENTA DE ALTA RESOLUÇÃO - BG
* 1986 - PRIMEIRO PIG DE ULTRA-SOM - PIPETRONIX
* 1992 - PRIMEIROS PIGS PARA DETECÇÃO DE TRINCAS
PRINCIPAIS FERRAMENTAS
>> GEOMÉTRICOS
>> INERCIAL
>> MAGNÉTICO PARA DETECÇÃO DE CORROSÃO
# GIP MAGNÉTICO
>> ULTRASSOM PARA DETECÇÃO DE CORROSÃO
# SCANNER DE ULTRASSOM
>> PIG PALITO – PERFILAGEM DA CORROSÃO INTERNA
>> DETECTOR DE TRINCAS (ULTRASSOM OU MAGNÉTICO)
>> DETECTOR DE VAZAMENTOS
>> INSPEÇÃO DE RISERS - AURI
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APRESENTAÇÃO DAS FERRAMENTAS:
# DESCRIÇÃO DO MÉTODO DE MEDIÇÃO
# APLICAÇÕES
# VANTAGENS E LIMITAÇÕES
PARA VIABILIZAR A INSPEÇÃO COM PIGS, OS
DUTOS DEVEM POSSUIR ALGUMAS
CARACTERÍSTICAS DE PROJETO:
# LANÇADOR E RECEBER DE PIGS;
# CURVAS DE RAIO LONGO;
# NÃO TER OBSTÁCULOS GEOMÉTRICOS
# ESTAR LIMPO;
PIGS DE LIMPEZA
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PIGS DE GEOMETRIA
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PIGS GEOMÉTRICOS INSTRUMENTADOS
>> AMASSAMENTOS
>> OVALIZAÇÕES
>> RESTRIÇÕES DE DIÂMETROS
>> ABERTURA DE VÁLVULAS
>> CURVAS
>> MUDANÇAS DE DIÂMETRO
>>
>> DUTOS NOVOS
>> DUTOS EM ENCOSTAS
>> DUTOS A SEREM INSPECIONADOS
QUANTO À CORROSÃO
FUNCIONAMENTO DO PIG GEOMÉTRICO
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Especificação básica de um pig geométrico de 14”
>>Comprimento do pig ~ 1 metro; Possui dois odômetros;
PIG INSTRUMENTADOS DE
MEDIÇÃO DE CORROSÃO
PERDA DE MASSA
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PIG MAGNÉTICO – MFL
>>PIG INSTRUMENTADO MAIS TRADICIONAL
>>IDENTIFICA PERDA DE ESPESSURA NO DUTO
>> ESPECIALMENTE APLICADO EM DUTOS
COM PROBLEMAS DE CORROSÃO
MÉTODO MAGNÉTICO – Magnetic Fluxleakage – MFL (campo de fuga)
Direção do fluxo magnético
Ao se aplicar um campo
magnético em uma chapa sem
defeito, o campo magnético fica
constante.
Campo de fuga
Direção do fluxo magnético
Defeito de corrosão
Na presença de defeitos de corrosão, ocorre uma perturbação local
do campo magnético, conhecido como campo de fuga.
•Para quantificar os campos de fuga, são utilizados sensores Hall;
•Estes sensores geram um voltagem proporcional ao valor do campo aplicado;
•AS voltagem gerada pode ser positiva ou negativa, em função da polaridade do
campo magnético;
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Valores de Campo
Magnético
Deslocamento do sensor Hall ao longo
de uma chapa contendo um defeito
magnetizado que gera um campo de
fuga.
Gráfico Deslocamento X Campo
Magnético em Gauss, gerado pelo
sensor Hall
160
140
120
100
80
60
40
20
0
1
2
3
4
5
Posição de leitura do sensor
Registro de um pig MFL, com
sensores HALL principais.
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SENSOR DISCRIMINADOR
IMPORTANTE PARA O DIMENSIONAMENTO
PRECISO DOS DEFEITOS DETECTADOS
PIG MAGNÉTICO - MFL
PRINCIPAIS COMPONENTES
PIG MFL – Principais componentes: a-módulo de
baterias; b) juntas universais; c) módulo eletrônico; d)
módulo sensor; e) módulo discriminador; f) odômetros;
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PIG MAGNÉTICO - MFL
TIPO DE SENSORES:
BOBINAS
SENSORES HALL
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PIGS MFL
A MEDIDA NÃO É DIRETA, SENDO
DEPENDENTE DOS SEGUINTES FATORES:
>> DA PRONFUNDIDADE DO DEFEITO;
>> DA FORMA:
>> DA PROXIMIDADE COM OUTROS DEFEITOS;
>> DA TENSÃO NO TUBO;
>> DO NÍVEL DE MAGNETIZAÇÃO (ESPESSURA);
>> DA VELOCIDADE;
>> SE O DEFEITO É INTERNO E/OU EXTERNO;
>> DO TIPO DE ANÁLISE DO SINAL;
Especificações
básicas de um pig
MFL
PIG MFL:
É uma ferramenta robusta e muito tradicional;
Detecta defeitos internos e externos;
É independente do fluido – líquido ou gás;
# Perde sensibilidade com espessuras grandes – acima de
20 mm;
# Tem dificuldades em quantificar a corrosão interna
alinhada;
# É muito dependente da tecnologia utilizada na análise dos
dados;
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PIG DE ULTRA-SOM
PARA MEDIÇÃO DE ESPESSURA
PRINCÍPIO DE MEDIÇÃO:
BOA CONFIABILIDADE PARA CORROSÃO INTERNA
energia sônica fica preservada no líquido
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> menor confiabilidade para corrosão externa
> a energia sônica é fortemente dissipada na interface líquido/aço
> superfícies de corrosão não refletem bem o ultra-som
PIG ULTRASSÔNICO
>> número de medidas por segundo é constante:
exemplo: 300Hz - 300 medidas por segundo por sensor;
1,2 m/s = uma medida a cada 4 mm;
0,3 m/s = uma media a cada mm;
1,2 m/S
PIG
0,3 m/s
PIG
Um suporte mecânico estabelece a medida de referência à superfície interna.
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14
Especificação básica
de um pig de
ultrassom de 24”
PIGS DE ULTRASSOM:
Medida direta e com alta precisão;
Dimensionam bem a corrosão interna e externa;
# Não são aplicáveis a gasodutos;
# Necessitam melhor limpeza do duto;
Vídeo - RVIT
PIG DE PERFILAGEM – PIG PALITO
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TÓPICOS
• Pig palito – o projeto
• Fatos, vantagens e limitações
• Últimos desenvolvimentos
• Próximos passos
PROJETO PIG PALITO
• Início do projeto – 2004
•
PETROBRAS e PUC-RIO/CPTI
• O que é – uma nova idéia de um pig
geométrico de alta resolução e
precisão.
• Objetivo principal – Detectar e
dimensionar a corrosão interna, em
dutos com dificuldades de pigagem.
PIG PALITO – MÉTODO DE
MEDIÇÃO
• Como mede:
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PIG PALITO
Calibração dos sensores
• Sensores possuem calibração
individual
– Degraus milimétricos
– Criada uma função voltagem versus
milímetro
• Resposta do pig palito
• >>Distância da superfície interna até
a linha central da ferramenta.
• >>Medida absoluta.
• >>Corrosão interna
MOTIVAÇÃO
• # Corrosão interna difícil de ser quantificada:
•
Limitações do MFL e do ultrassom;
• # Corrosão interna é o principal problema em dutos
submarinos;
• # Dutos multisize
•
Riser com diâmetro menor que o trecho flow;
• # Obstáculos sem possibilidades de reparos;
• # Muitos acessórios – manifolds; plets; “Y” etc;
• # Ferramenta leve, com poucas chances de ficar presa no
duto.
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MOTIVAÇÃO
• # Corrosão externa:
• >>Controlada externamente por ROVs e
proteção catódica;
FERRAMENTAS PIG PALITO
•
•
•
•
Diâmetros – 8; 10; 12; 16; 20; 22; 24; 42.
Precisão na profundidade - +/- 0,2 mm
Precisão na largura:+/- 7 mm
Precisão no comprimento: +/- 2 mm (1m/s)
• Range de velocidades:
– Até 2 m/s com boa qualidade;
– Até 4 m/s com qualidade média;
• Raio de curvatura: 1,5D
• Outras especificações – semelhantes aos pigs do
mercado.
Vantagens
• Comparado com pig MFL
– Medição direta dos defeitos
– Sem limitação em relação à espessura máxima
– Mede bem a corrosão “ caminho de rato”
• Comparado com pig de ultrassom
– Não necessita de acoplamento>>importante em
gasodutos
– Mede em fluidos multifásicos
– Não tem limitação em pequenas espessuras
– Custo menor
• Comparado com os dois – MFL e UT
– Pode negociar melhor grandes variações de diâmetros
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Limitações
• #Não detecta a corrosão externa
• #Uso como pig bidirecional
•
Somente com um novo conceito
mecânico do sensor, pode-se pensar em
atuar como pig BIDI
• #Dificuldades na representação de
defeitos com formato agudo.
Primeira Inspeção com o Pig Palito (2005)
• 22”
– Número de sensores: 250
– Resolução circunferencial: 7mm
Comparação de resultados do Pig Palito e do Pig de Ultrassom –
22”
•
Ultrasound Pig
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Pig Cobra Palito – Multisize – 8
e 10”
Pig Palito de 24”
• Corrosão na geratriz inferior
Visão 3D dos dados
registrados – 24”
• Corro
são
• Nomi
nal
• Depó
sito
20
Pig Palito 42”
Próximos passos
• Melhorar o projeto mecânico do senor
– Corpo mais leve, com menor inércia e resposta
mais rápida;
Próximos passos
• Está em desenvolvimento um novo conceito de pig
palito, para dutos supermultisize.
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Próximos passos
FERRAMENTAS ESPECIAIS
PIGS INERCIAIS
(UTILIZAM CENTRAL INERCIAL)
>> ISOMÉTRICO DA LINHA;
>> IDENTIFICAM SOLDAS E ACESSÓRIOS VIA GPS;
>> IDENTIFICAM CURVAS;
>> IDENTIFICAM MUDANÇAS DO TRAÇADO;
UTILIZADOS EM:
>> DUTOS COM TRAÇADO DESCONHECIDO;
>> DUTOS QUE PODEM ALTERAR O TRAÇADO;
>> DUTOS AQUECIDOS;
>> FACILITAM A LOCALIZAÇÃO DE ANOMALIAS E
ACESSÓRIOS;
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SMART PLUG – Pig para isolar segmentos de dutos,
permitindo a realização de manutenções mesmo com
pressões altas.
>> Ferramenta está em avaliação pela PETROBRAS.
SMART PLUG
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GIP MFL
Método MFL aplicado externamente ao duto e tubulações;
VÍDEO
AURI – AUTONOMOUS UNDERWATER
RISER INSPECTOR
Utiliza o segmento vertical dos dutos
submarinos (riser) como guia;
Desloca-se até uma profundidade
previamente programada;
Durante a viagem, realiza inspeção
visual, por exemplo.
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