Correção de erros de medição da geometria interna de tubos provocados pelas rodas de um perfilômetro óptico

Abstract

O conhecimento da integridade dos dutos na indústria de petróleo e gás é indispensável, especialmente para prevenir possíveis rompimentos e/ou a ocorrência de manutenção desnecessária. A utilização de PIGs (Pipeline Inspection Gauges) para realizar monitoramento em dutos é o método mais utilizado atualmente. O perfilômetro óptico interno, desenvolvido no LABMETRO-UFSC, é um sistema de medição da geometria interna do duto que utiliza a medição por triangulação cônica a laser. O desempenho do sistema desenvolvido não é imune aos efeitos indesejados gerados a partir de irregularidades na superfície medida como, por exemplo: corrosão severa, cordões de solda e amassamentos na parede interna do duto. O presente trabalho apresenta o desenvolvimento e avaliação de um algoritmo para corrigir os efeitos provocados por estas irregularidades. Os efeitos no sistema de medição são provocados pelo afastamento do eixo óptico do perfilômetro ao eixo nominal do duto. Como primeira etapa um modelo 2D foi desenvolvido, que lida com irregularidades presentes em uma superfície plana. Um algoritmo para corrigir os efeitos provocados pelas irregularidades na superfície interna do duto foi desenvolvido e avaliado. Na sequência, um modelo 3D foi abordado. Para ambos os modelos 2D e 3D, o algoritmo foi validado por meio de simulação numérica e experimentalmente com os dados adquiridos com o sistema de medição de geometrias de referência. O algoritmo foi validado com o perfilômetro óptico interno para dutos de diâmetro 152 mm (6"). Os resultados com os dados simulados e com os dados reais mostraram que o algoritmo minimiza significativamente os efeitos indesejados provocados pelas irregularidades da superfície medida no sistema de medição.<br>

Abstract : The evaluation of pipelines integrity in oil and gas industry is a very important issue to avoid possible failure and/or unnecessary maintenance. Currently, the use of PIGs (Pipeline Inspection Gauges) to monitor pipelines is the most used method. The internal optical profilometer developed at LABMETRO-UFSC uses conical triangulation to measure the internal geometry of pipes. The internal optical profilometer system is not immune to undesired effects caused by irregularities in the measured geometry, as for example: severe corrosion, weld seams and kneading in the pipeline internal wall. This paper presents the development and evaluation of an algorithm to compensate the undesired effects on the internal geometry measurements in pipes caused by the movements of wheel trains passing through irregularities. These effects are mainly caused by the displacement of profilometer optical axis apart from the pipe nominal axis. As a first step a 2D approach was developed and evaluated. Next, a 3D model was developed. An algorithm to minimize the effects caused mainly by the irregularities in pipeline internal surface was developed. For both, 2D and 3D models the algorithm was validated, firstly by computer simulation, and next with experimental data. The algorithm was validated with the existing optical internal profilometer for pipelines with 152 mm (6") diameter. The obtained results with simulated and real data have showed that the algorithm significantly reduce the undesired effects caused by the surface irregularities on the measurements system.