FIBER OPTIC PH SENSOR FOR PIPELINES AND OIL WELL PERMANENT MONITORING
| Autor: | MANOEL FELICIANO DA SILVA JUNIOR |
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| Jazyk: | portugalština |
| Rok vydání: | 2004 |
| Zdroj: | Repositório Institucional da PUC_RIOPontifícia Universidade Católica do Rio de JaneiroPUC_RIO. |
| Druh dokumentu: | masterThesis |
| Popis: | PETRÓLEO BRASILEIRO S. A. A detecção da corrosão metálica em estruturas complexas e de difícil acesso apresenta dificuldades que até o presente não foram satisfatoriamente contornadas nos diversos setores industriais. Os sensores para avaliação da corrosão metálica baseiamse normalmente em corpos de sacrifício ou na monitoração da reação catódica que ocorre junto com o processo de oxidação e redução da corrosão. Condições ambientais, como temperatura, pressão, vazão, composição química e pH, têm influência direta sobre a agressividade do meio e seu conhecimento é fundamental para a previsão das taxas de corrosão. Na indústria do petróleo a corrosão metálica pode significar a falha prematura de equipamentos e vazamentos, causando onerosas operações de manutenção e pondo em risco a segurança e o meio ambiente. O presente trabalho mostra a concepção e desenvolvimento de um sensor de pH a fibra ótica para monitoração permanente de poços de petróleo. Dois princípios de medição foram avaliados. O primeiro, baseia-se na medida da variação do índice de refração efetivo em uma rede de Bragg, especialmente preparada para este fim, imersa em um meio contendo indicadores comerciais de pH. A segunda concepção utiliza a variação de volume proporcionada por um polímero sensível ao pH para deformar uma rede de Bragg. Os resultados experimentais obtidos demonstraram que a segunda técnica possibilita uma maior sensibilidade para as condições de operação do sensor. Esta segunda solução viabiliza também a utilização de múltiplos sensores, em uma única fibra óptica, monitorando ao mesmo tempo outras grandezas físicas que influenciam diretamente as taxas de corrosão, como pressão, temperatura e vazão. O sensor foi avaliado em meio ácido, sob diferentes condições de temperatura, produzindo resultados se sensibilidade melhor 0,01 unidades de pH. Novas investigações ainda precisam ser conduzidas para se chegar a um protótipo que possa ser testado em condições reais de operação de um poço de petróleo. Evaluation of corrosion rates in hard-to-access equipments, such as those found in petroleum production, is still a difficult task. Sensors for corrosion rate evaluation are normally based on sacrifice bodies or in the cathodic reaction that occurs with the oxidation and reduction reactions of the corrosion process. Environmental conditions like temperature, pressure, chemical composition, and pH, are fundamental factors of environment severity and have a direct influence on corrosion rate predictions. In the Petroleum Industry, metallic corrosion may cause premature failure of equipments and fluid leaks, often resulting in expensive maintenance operations and posing safety and environmental risks. This work presents new concepts for fiber optic pH sensors that may be applied for permanent monitoring of petroleum wells. Two measurements principles were evaluated. The first one is based on measurements of refractive index changes in commercial pH indicators. The second solution explores a pH sensitive polymer, whose changes in volume strains a fiber Bragg grating. Experiments reported here show that the second technique has a better sensitivity, particularly under the operation conditions found in oil wells. It also allows the use of multiple fiber optic sensors simultaneously monitoring other physical quantities, such as temperature, pressure, and flow rate, which directly affect corrosion rates. The sensor was tested in acid environment, with special attention paid to temperature, solubility and response time. The sensitivity achieved was better than 0.01 pH units. More experiments still need to be performed in order to produce a prototype that will be testes in real operation conditions in producing petroleum well. |
| Databáze: | Networked Digital Library of Theses & Dissertations |
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