Submitted by clediane guedes (clediane@bczm.ufrn.br) on 2017-11-17T14:53:50Z No. of bitstreams: 1 GustavoFernandesDeLima_DISSERT.pdf: 6636529 bytes, checksum: 7ae6c1c9fd14e9ad0f0a9829cbfe552f (MD5) / Approved for entry into archive by clediane guedes (clediane@bczm.ufrn.br) on 2017-11-17T15:10:34Z (GMT) No. of bitstreams: 1 GustavoFernandesDeLima_DISSERT.pdf: 6636529 bytes, checksum: 7ae6c1c9fd14e9ad0f0a9829cbfe552f (MD5) / Made available in DSpace on 2017-11-17T15:10:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 GustavoFernandesDeLima_DISSERT.pdf: 6636529 bytes, checksum: 7ae6c1c9fd14e9ad0f0a9829cbfe552f (MD5) Previous issue date: 2014-12-16 / O controle de velocidade de PIGs instrumentados ? necess?rio, dentro da ind?stria de petr?leo e g?s, para permitir uma inspe??o de dutos de melhor qualidade e maior seguran?a. Isto s? ? poss?vel quando esses PIGs mant?m uma velocidade baixa durante a opera??o de inspe??o de dutos, na procura de defeitos como corros?o, trincas e amassamentos. Este trabalho tem por objetivo propor uma tecnologia para o controle de velocidade de PIGs instrumentados utilizando uma v?lvula by-pass acionada por uma solenoide. Essa v?lvula tem a capacidade de controlar o diferencial de press?o atuante no corpo do PIG. E controlar o diferencial de press?o significa controlar a velocidade desse PIG. Uma bancada de testes foi montada em escala reduzida para simula??o de situa??es de ?tiro? e de acelera??o sofridos pelos PIGs. A bancada permitiu estudar as rea??es das press?es a montante e a jusante da v?lvula by-pass. A l?gica Fuzzy foi utilizada para determinar os tempos de abertura e fechamento dessa v?lvula, com objetivo de controlar o diferencial de press?o. Os testes na bancada mostraram uma redu??o substancial no valor do diferencial de press?o atuante no PIG ap?s a ocorr?ncia do ?tiro?. Tamb?m ocorreu uma redu??o no tempo em que o diferencial de press?o vai ao m?ximo e retorna ao valor de refer?ncia predefinido. Os resultados obtidos permitem concluir que ? poss?vel controlar o diferencial de press?o atuante no PIG, assim tamb?m a velocidade, utilizando a l?gica Fuzzy, atuando na abertura e fechamento da v?lvula by-pass proposta. / The speed control of smart PIGs is necessary, in oil and gas industry, for allow a better and safer pipeline inspection. This is possible when those smart it PIGs maintain a low speed while performs a pipeline inspection, in the search for defects as corrosion, cracks and dents. Our objective propose a technology for speed control of smart pigs using a by-pass valve triggered by a solenoid. This valve is able to control the pressure differential applied in PIG ?s body. Once we control the pressure differential, it is possible to control the speed of this PIG . A experimental benchmark was mounted in reduced scale for simulation of the PIG speed excursion situation and acceleration suffered by the PIGs . The experimental benchmark allowed to studying the reactions of the upstream and downstream pressure over the by-pass valve.The Fuzzy logic was used for determine the opening and closing period this valve to control pressure differential. The experimental tests show substantial reduction in pressure differential value over PIG after happening speed excursion. Also, the time necessary for the pressure differential go to maximum and returns to default reference value. The results obtained allow conclude which is possible to controlling pressure differential applied in PIG , thus also the speed, using Fuzzy logic, acting opening and closing period of proposed by-pass valve

[pt] Neste trabalho apresenta-se a avaliação do desempenho de ferramentas de inspeção em linha (ILI) ou pig instrumentado na medição de defeitos causados por corrosão e estudam-se diferentes métodos para o cálculo da confiabilidade estrutural ou cálculo da probabilidade de falha (POF) de um duto corroído, baseada na análise do relatório do pig. O relatório de inspeção do pig é avaliado através de comparações de seus resultados com as medições dos defeitos feitas por ferramentas de referência (medições em campo). Os erros associados a cada sistema de medição podem ser encontrados a partir de métodos estatísticos como os métodos da raiz do erro quadrático médio, dos estimadores de Grubbs, de Thompson e de Jaech. As medições das duas ferramentas são também avaliadas através de testes estatísticos para a linha de tendência e o coeficiente de correlação linear (r). O número mínimo de medições de campo necessárias para verificar o desempenho do pig no dimensionamento dos defeitos de corrosão é determinado pela implementação de um teste baseado na análise seqüencial. Uma vez que o relatório do pig é avaliado e aceito, a POF de um duto corroído é calculada usando os métodos analíticos de primeira ordem (FORM) e propagação de incertezas, e o método de simulação de Monte Carlo. A POF do duto é calculada em função de modelos de pressão de falha onde suas variáveis são definidas como funções de probabilidade (fdp). No caso das dimensões do defeito, a fdp e seus parâmetros estatísticos são obtidos a partir da exatidão do pig. A comparação entre a POF calculada e a POF admissível permite determinar quando será necessário fazer uma nova re-inspeção. Quando a POF calculada atinge um valor maior que a POF admissível, antes de se completar um tempo desejado para a próxima inspeção, o procedimento desenvolvido permite decidir qual o número de reparos que deverá ser feito para que este tempo seja alcançado. / [en] This work presents: i) the assessment of in line inspection (ILI) tools performance in the measurement of defects caused by corrosion; ii) differents methods to calculate structural reliability and probability of failure (POF) of corroded pipeline based in the ILI report. The inspection report of the ILI (or instrumented pig) is compared with the the geometry of defects measured by a reference tool (field measurements) and the erros associated to each measurement system are analyzed and assessed from statistical methods. The statistical analysis emploies methods such as the root mean square error/diffrential, and the Grubbs s, Thompson s and Jaech s estimators. The measurements taken by both tools (pig and field) are compared and analyzed through statistical tests that consider the tendency line and the coefficient of linear correlation (r). The minimum number of field measurements necessary to verify the performance of the ILI in sizing of corrosion defects is determined by the implementation of a test based on the sequential analysis. POF of a pipeline is calculated using three different methods: i) first order reliability methods (FORM); ii) propagation of uncertainties and iii) the method Monte Carlo. The POF of the pipeline is calculated as a function of different failure models whose variables (such as pressure, geometric and material parameters) are defined by their probability functions (pdf). The pdf and statistical parameters of the defect dimensions are determined from the accuracy of the pig measurements. The comparison between calculated and acceptable POF allows the determination of next reinspection period. When the calculated POF exceeds the acceptable POF before completing the amount of time desired for the next inspection, the developed procedure allows to know the number of repairs that must be made to reach the desired time when the next ILI will be carried out.

[pt] O objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de ferramentas de inspeção capazes de detectar e localizar pequenos vazamentos em oleodutos e gasodutos. Hoje, diversos dutos brasileiros são equipados com eficientes sistemas de detecção de vazamentos, porém ainda não são capazes de detectar pequenos vazamentos causados por lentos processos de corrosão. A tecnologia de inspeção de dutos mais utilizada mundialmente é a de pigs instrumentados. O pig é lançado dentro do duto e percorre toda sua extensão identificando defeitos como amassamentos e corrosão. Duas tecnologias foram desenvolvidas, uma para oleodutos e outra para gasodutos. O princípio de funcionamento do pig para oleodutos se baseia no registro da variação de pressão gerada pelo vazamento. Quando o pig passa pelo vazamento, a pressão do volume central diminui em relação às pressões à montante e jusante do pig, gerando um sinal característico que permite a identificação. A tecnologia para gasodutos utiliza a energia acústica gerada pelo vazamento. A idéia básica é equipar o pig com microfones capazes de escutar o som provocado pelo vazamento propagado no próprio gás. Com uma boa interpretação da assinatura acústica deste fenômeno, é possível detectar o evento ao longo do duto. O desafio é discriminar a assinatura do vazamento dos ruídos normalmente emitidos em um gasoduto, como ruído de bombeio, ruído da turbulência da vazão, abertura e fechamento de válvulas, etc. Cada tecnologia teve seu protótipo montado e testado em campo onde vazamentos foram detectados com sucesso. São apresentadas as fundamentações teóricas de cada tecnologia e os resultados dos testes de laboratório e de campo assim como propostas futuras. / [en] This work s objective is the development of inspections tools capable to detect and locate small leaks in gas and oil pipelines. Nowadays, many brazilian pipelines are equipped with reliable leak detection systems, but these still can t detect small leaks caused by slow corrosion processes. The most used pipeline inspection technology is the instrumented pigs. The pig is launched inside the pipeline and goes through it detecting dents and corrosions. Two technologies were developed, one for oil pipelines and other for gas pipelines. The pig oil pipeline working principle is based on the register of the pressure variation caused by a leakage. When the pig pass by a leak, the pressure in the middle of the pig drops, generating a characteristic signal. The gas pipeline technology uses the acoustic energy caused by a gas leaks. The main idea is to equip the pig with specials microphones capable to listen the leak sound propagated in the gas. With a good acoustic interpretation of this phenomenon, is possible to detect this event. The biggest challenge is to discriminate the leak signature from the others pipe s noises. Which technology had it prototype manufactured and tested in real oil and gas pipelines with success. Will be shown the theory of which technology, the labs and fields tests results and future proposals.

[pt] Este trabalho apresenta a análise do sistema de medição utilizado pelo pig instrumentado tipo palito usado para detecção e dimensionamento de perda de espessura em dutos provocada por corrosão interna. A aplicação de testes experimentais de vibração, perfilagem geométrica e análise por elementos finitos têm objetivo de avaliar o sistema de medição dos sensores palito do Pig Palito, assim como mostrar os resultados obtidos com esta nova tecnologia de dimensionamento de micro geometria. Os dutos submarinos (offshore) empregam tradicionalmente as mesmas tecnologias de inspeção usadas em dutos terrestres (onshore) e uma dessas tecnologias é o pig instrumentado. No entanto, é encontrada uma vasta quantidade de dutos offshore com diferentes tipos de obstáculos que inviabilizam o uso dos pigs instrumentados convencionais, como os Pigs Magnéticos M.F.L. (Magnetic Flux Leakage) e Ultrassônicos. Os fatores relevantes que dificultam a inspeção, especialmente em dutos offshore, são os multi-diâmetros, raios de curvatura acentuados, equipamentos instalados ao longo do duto, alta espessura de parede do duto, escoamento multifásico, etc. Atualmente, o uso de Pigs Ultrassônicos e Magnéticos são as técnica disponíveis no mercado para inspeção da corrosão. Contudo, esses pigs possuem suas próprias limitações. Dentro deste contexto, foi desenvolvido um novo pig instrumentado, chamado de Pig Palito, para detecção e dimensionamento de perda de espessura em dutos com corrosão interna. Esta ferramenta foi desenvolvida para superar diversas limitações que outros pigs instrumentados convencionais têm durante a inspeção. Os resultados obtidos pela instrumentação do sensor palito na análise experimental indicam que a vibração dos sensores pode interferir na medição de micro geometria gerando erros de interpretação. A possibilidade de detecção, minimização e/ou eliminação desta possível deficiência do sensor palito são factíveis e abordadas na presente dissertação. Os bons resultados das inspeções de campo com os Pigs Palito comprovam o sucesso e viabilidade técnica no emprego desta tecnologia. / [en] This work presents the analysis and study of the technology used by the instrumented pig called Feeler Pig, used for detection and measurement of loss of wall thickness in pipelines due to internal corrosion. Those study´s objective are the evaluation of dynamic measurement of Feeler Pig´s sensors, through the application of experimental vibration tests, geometric evaluation`s tests and finite elements analysis, so that are showed the results rewarded by this new micro geometric measurement technique. Submarine pipelines (offshore pipelines) inspection traditionally employs the same technologies used for onshore pipelines and one of such technologies is the instrumented pig. However, it is very common to find offshore pipelines with many kinds of obstacles that may prevent the use of conventional instrumented pigs, like MFL (Magnetic Flux Leakage) pigs and ultrasonic ones. The relevant factors that make the inspection difficult, particularly in offshore pipelines, are the different diameters along the pipeline, small radius bends, equipments installed in the pipeline (such as manifolds and valves), increased wall thickness, multi-phase fluids, etc. Currently available techniques in the market to inspect these pipelines are ultrasonic and magnetic pigs, which, nevertheless, have their own limitations. Focusing on this context, a new tool was developed to detect and measure the loss of wall thickness in pipelines due to internal corrosion. This tool, called Feeler Pig, was designed to be able to overcome some of the limitations of conventional inspection pigs. The results achieved by instrumentation of the feeler type sensor`s body, experimental analysis tests, proved that vibration modes of the sensor interferes in the measurement of micro geometric. The possibility of detection, mitigation and / or elimination of the deficiencies of sensor`s issues are viable and addressed in this work. These, coupled with the excellent results of Feeler Pigs field inspections prove the technical feasibility and success in using this technology.