NO20111218A1

NO20111218A1 - Trekkbar trykksensor

Info

Publication number: NO20111218A1
Application number: NO20111218A
Authority: NO
Inventors: Bjørn Erik Seeberg; Paal Martin Vaagle
Original assignee: Presens As
Priority date: 2011-09-08
Filing date: 2011-09-08
Publication date: 2013-02-25
Also published as: KR101789866B1; US20140298914A1; WO2013036144A3; WO2013036144A2; CN103842789B; NO333052B1; BR112014005021A2; US9400223B2; EP2753906B1; CN103842789A; BR112014005021B1; KR20140067025A; EP2753906A2

Abstract

Den foreliggende oppfinnelsen angår en trekkbar trykksensor for måling av trykk in situ i et prosessfluid (3) i et rør/kammer. Trykksensoren omfatter en trykkoverførende anordning (2) og en ytre sensordel med et trykkavfølende element (4) innfestet i avstand fra røret/kammeret der trykket skal måles. Den trykkoverførende anordning omfatter en første anordning (22) for tettende innfesting i en åpning i en vegg i røret/kammeret der trykket skal måles, og har en første skillemembran (5) for å skille mellom prosessfluidet (3) og det trykkoverførende fluid. Den trykkoverførende anordning omfatter videre en andre anordning (21) for innfesting i avstand fra røret/kammeret der trykket skal måles. Den trykkoverførende anordning omfatter et første hulrom (7) med et trykkoverførende fluid, idet det første hulrommet (7) omfatter et kapillarrør for trykkoverførende forbindelse mellom den første anordning og den andre anordning.

Description

TREKKBAR TRYKKSENSOR

INNLEDNING

Den foreliggende oppfinnelse angår en trekkbar trykksensor for måling av trykk in situ i et prosessfluid (3).

BAKGRUNN

Trekkbare sensorer er sensorer som kan erstattes samtidig som prosessfluider befinner seg i området der trykket skal måles. Slike trykksensorer er festet i rørveggen via for eksempel en flens eller boring. Det er kjent å bruke ventilmekanismer for å lukke mot strømningen for å muliggjøre skifte av trykksensor. Bruk av ventiler har i praksis vist seg vanskelig, da de står i åpen posisjon og er utsatt for groing fra prosessfluidet. Det er derfor en stor risiko for at ventilen ikke fungerer når man endelig har behov for den ved skifte av trykksensor for eksempel etter en 10-15 år. Ved bruk av ventiler er det vanskelig å unngå utslipp av prosessfluid til omgivelsene.

Det er derfor et behov for en trykksensor med en pålitelig konstruksjon som gjør det mulig å skifte trykksensorer i overtrykksmiljøer på en enkel måte uten å ødelegge trykksensoren og uten å måtte åpne opp rørvegg eller stoppe produksjonen/prosessen. Samtidig må trykksensoren oppfylle strenge krav til sikkerhet.

For undervannsinstallasjoner benyttes ROV-er (Remotely Operated Vehicle) til drift, vedlikehold og reparasjon og skifting av utstyr og sensorer på installasjonen. ROV-er er store og kan være utfordrende å manøvrere på store havdyp. Dette krever en plassering av komponenter, utstyr og sensorer slik at en ROV på en enkel måte kan komme til og utføre de nødvendige operasjonene. For bruk i undervannsinstallasjoner er det derfor fordelaktig at trykksensoren utformes og plasseres slik at den enkelt kan skiftes av en ROV. Det kan også tenkes andre installasjoner og store prosessanlegg både til havs og på land der det vil være fordelaktig med en trekkbar sensor som er utformet for enkel tilgang i forbindelse med vedlikehold og skifte av sensoren.

SAMMENFATNING AV OPPFINNELSEN

Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en løsning på problemene angitt over. Den foreliggende oppfinnelse angår en konstruksjon som muliggjør utskifting av trykksensorer i overtrykksituasjoner, for eksempel i oljerelaterte anvendelser subsea, prosessanlegg etc.

Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en trekkbar trykksensor for måling av trykk in situ i et prosessfluid i et rør/kammer, der trykksensoren omfatter:

- en trykkoverførende anordning omfattende:

- en første anordning (22) for tettende innfesting i en åpning i en vegg i røret/kammeret der trykket skal måles, der den første anordningen omfatter: - en første skillemembran for å skille mellom prosessfluidet og det trykkoverførende fluid, - en andre anordning for innfesting i avstand fra røret/kammeret der trykket skal måles, der den andre anordningen omfatter:

- en andre skillemembran, og

- et første hulrom med et trykkoverførende fluid, idet det første hulrommet omfatter et kapillarrør for trykkoverførende forbindelse mellom den første anordning og den andre anordning,

og der trykksensoren videre omfatter:

- en ytre sensordel med et trykkavfølende element, der den ytre sensordelen er innfestet i avstand fra røret/kammeret der trykket skal måles, og der den ytre sensordelen omfatter: - et andre hulrom med et trykkoverførende fluid i trykkommunikasjon med det trykkavfølende element, - en tredje skillemembran som avgrenser det andre hulrom, idet den tredje skillemembranen er utformet for trykkommunikasjon med den andre skillemembranen for trykkoverføring mellom det trykkoverførende fluid i hulrommet og det trykkoverførende fluid i det andre hulrommet, og - et tredje volum som omgir den andre og den tredje skillemembranen når den andre og den tredje skillemembranen er i trykkommunikasjon.

Oppfinnelsen innebærer bruk av en trykkoverførende anordning (trykkpute) 2 som overføringsmekanisme mellom selve trykksensorelementet 4 og prosessfluidet 3 der trykket skal måles. Den trykkoverførende anordning er festet i en åpning i en vegg i røret/kammeret og står igjen når sensordelen fjernes. Den trykkoverførende anordning 2 er hermetisk sveiset til røret 1, eller festet via en flens eller festet på annen måte for å sikre tetting mot rørveggen og prosessfluidet på innsiden av røret. Trykkputen 2 har en skillemembran i hver ende. Membranene kan være like eller ulike. Hver skillemembran har tilordnet et membransete. Begge membransetene har så lite hull i setet at de respektive membranene kan legge seg helt ned på sine respektive seter og da kunne bære hele trykket fra henholdsvis prosessfluidet 3 og et omgivelsestrykk når den ytre sensorkonstruksjonen fjernes. Trykksensorkonstruksjonen har to membraner 8 som ligger inntil hverandre og som tjener som overføringsmekanisme for trykket i overføringsoljen 7 og volumet 4 hvor trykkelementet befinner seg. Spesielt i overtrykksmiljøer subsea er kravene til sikkerhet og pålitelig konstruksjon høye. Den foreliggende oppfinnelse kan da utstyres med doble barrierer ved for eksempel bruk av ytterligere membraner i trykkputen.

Det beskrives også en trekkbar trykksensor for montasje i en åpning gjennom en rørvegg eller kammervegg for måling av trykk in situ i et prosessfluid i røret/kammeret. Trykksensoren omfatter en trykkoverførende anordning/trykkpute omfattende: en anordning for tettende innfesting i en åpning i en vegg i røret/kammeret, et hulrom med et trykkoverførende fluid, en første skillemembran for å skille mellom prosessfluidet og det trykkoverførende fluid, og en andre skillemembran som definerer en ytre avgrensing av hulrommet med det trykkoverførende fluid. Trykksensoren omfatter videre

en ytre sensordel med et trykkavfølende element, et andre hulrom med et trykkoverførende fluid i trykkommunikasjon med det trykkavfølende element, og en tredje skillemembran som avgrenser det andre hulrom, idet den tredje skillemembranen er utformet for trykkommunikasjon med den andre skillemembranen for trykkoverføring mellom det trykkoverførende fluid i hulrommet og det trykkoverførende fluid i det andre hulrommet, og et tredje volum som omgir

den andre og den tredje skillemembranen når den andre og den tredje skillemembranen er i trykkommunikasjon.

Et trykk i det tredje volumet kan reguleres. Det tredje volumet kan være innrettet for innpumping av fluid. Trykket kan reguleres i det tredje volum slik at sensoren kan trekkes på en kontrollert og sikker måte.

I en utførelsesform kan den trykkoverførende anordning videre omfatte en første anleggsflate for den første skillemembranen, der den første anleggsflaten har en åpning inn til hulrommet. Den andre skillemembranen har også en andre anleggsflate, der den andre anleggsflaten har en åpning inn til hulrommet. Et ytre parti av den andre skillemembranen kan være festet til den andre anleggsflaten med festeanordninger, slik at det ytre parti ligger an mot og i kontakt med et tilsvarende parti på den andre anleggsflaten.

I en utførelsesform omfatter trykksensoren en tredje anleggsflate for den tredje skillemembranen, idet den tredje anleggsflaten har en åpning inn til det andre hulrommet. Et andre ytre parti av den tredje skillemembranen kan være festet til den tredje anleggsflaten med festeanordninger, slik at det andre ytre parti ligger an mot og i kontakt med et tilsvarende ytre parti på den tredje anleggsflaten. Trykksensoren kan være utstyrt med en forspenningskraft som presser den andre og den tredje skillemembranen sammen slik at trykkoverføring kan finne sted mellom den andre og den tredje skillemembranen. Trykksensoren kan videre i en ytterligere utførelsesform omfatte et fjerde volum i tilknytning til det første hulrom, idet det fjerde volum er utformet for mottak av det trykkoverførende fluid i det første hulrommet. Trykksensoren kan være innrettet for måling av differensialtrykk eller alternativt være innrettet for måling av absolutt trykk.

I et ytterligere aspekt tilveiebringer oppfinnelsen en fremgangsmåte for trekking av en trekkbar trykksensor som definert over, idet fremgangsmåten omfatter: å øke et trykk i det tredje volum til det er høyere enn prosessfluidet, å trekke den ytre trykksensordelen kontrollert ut til den andre og den tredje skillemembranen ikke lenger er i trykkommunikasjon, å redusere trykket i det tredje volumet til et trykk lik eller lavere enn prosesstrykket, og å trekke ut den ytre trykksensordelen.

I et ytterligere aspekt tilveiebringer oppfinnelsen en fremgangsmåte for trekking av en trekkbar trykksensor som definert over, der den trekkbare trykksensoren videre omfatter et fjerde volum i tilknytning til det første hulrom, og fremgangsmåten omfatter å senke trykket i det første hulrom til den andre og den tredje skillemembranen ikke lenger er i trykkommunikasjon, ved mottak av fluid i det fjerde volum fra det første hulrommet, og å trekke ut den ytre trykksensordelen.

I et ytterligere aspekt tilveiebringer oppfinnelsen en trekkbar trykksensor for måling av trykk in situ i et prosessfluid i et rør/kammer, idet trykksensoren omfatter:

- en trykkoverførende anordning omfattende:

- en første anordning for tettende innfesting i en åpning i en vegg i røret/kammeret der trykket skal måles, der den første anordningen omfatter: - en første skillemembran for å skille mellom prosessfluidet og det trykkoverførende fluid, og - en andre anordning for innfesting i avstand fra røret/kammeret der trykket skal måles, der den andre anordningen omfatter:

- en andre skillemembran, og

- et første hulrom med et trykkoverførende fluid, idet det første hulrommet omfatter et kapillarrør for trykkoverførende forbindelse mellom den første anordning og den andre anordning, - en ytre sensordel med et trykkavfølende element, der den ytre sensordelen er innfestet i avstand fra røret/kammeret der trykket skal måles, og der den ytre sensordelen omfatter: - et andre hulrom med et trykkoverførende fluid i trykkommunikasjon med det trykkavfølende element, - en tredje skillemembran som avgrenser det andre hulrom, idet den tredje skillemembranen er utformet for trykkommunikasjon med den andre skillemembranen for trykkoverføring mellom det trykkoverførende fluid i hulrommet og det trykkoverførende fluid i det andre hulrommet, og - et ytterligere volum i tilknytning til det første hulrom, idet det ytterligere volum er utformet for mottak av det trykkoverførende fluid i det første hulrommet.

Det beskrives også en trekkbar trykksensor for montasje i en åpning gjennom en rørvegg eller kammervegg for måling av trykk in situ i et prosessfluid i røret/kammeret. Trykksensoren omfatter: en trykkoverførende anordning omfattende en anordning for tettende innfesting i en åpning i en vegg i røret/kammeret, et hulrom med et trykkoverførende fluid, en første skillemembran for å skille mellom prosessfluidet og det trykkoverførende fluid, og en andre skillemembran som definerer en ytre avgrensing av hulrommet med det trykkoverførende fluid; en ytre sensordel med et trykkavfølende element, et andre hulrom med et trykkoverførende fluid i trykkommunikasjon med det trykkavfølende element, en tredje skillemembran som avgrenser det andre hulrom, idet den tredje skillemembranen er utformet for trykkommunikasjon med den andre skillemembranen for trykkoverføring mellom det trykkoverførende fluid i hulrommet og det trykkoverførende fluid i det andre hulrommet, og et ytterligere volum i tilknytning til det første hulrom, idet det ytterligere volum er utformet for mottak av det trykkoverførende fluid i det første hulrommet.

I en utførelsesform kan trykksensoren omfatte en første anleggsflate for den første skillemembranen, der den første anleggsflaten har en åpning inn til hulrommet. Trykksensoren kan videre omfatte en andre anleggsflate for den andre skillemembranen, der den andre anleggsflaten har en åpning inn til hulrommet. Et ytre parti av den andre skillemembranen kan videre være festet til den andre anleggsflaten med festeanordninger, slik at det ytre parti ligger an mot og i kontakt med et tilsvarende parti på den andre anleggsflaten. Trykksensoren kan videre omfatte en tredje anleggsflate for den tredje skillemembranen, idet den tredje anleggsflaten har en åpning inn til det andre hulrommet. Et andre ytre parti av den tredje skillemembranen kan være festet til den tredje anleggsflaten med festeanordninger, slik at det andre ytre parti ligger an mot og i kontakt med et tilsvarende ytre parti på den tredje anleggsflaten. Trykksensoren kan videre være utstyrt med en forspenningskraft som presser den andre og den tredje skillemembranen sammen slik at trykkoverføring kan finne sted mellom den andre og den tredje skillemembranen. Trykksensoren kan være innrettet for måling av differensialtrykk eller absolutt trykk.

I et ytterligere aspekt tilveiebringer oppfinnelsen en fremgangsmåte for trekking av en trekkbar trykksensor som angitt over, idet fremgangsmåten omfatter å senke trykket i det første hulrom til den andre og den tredje skillemembranen ikke lenger er i trykkommunikasjon, idet trykket senkes ved mottak av fluid i det ytterligere volum fra det første hulrommet, og å trekke ut den ytre trykksensordelen.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

Utførelsesformer av oppfinnelsen skal i det følgende forklares nærmere med henvisning til de følgende tegningene, hvor: Figur 1 viser et lengdesnitt gjennom en trekkbar trykksensorkonstruksjon; Figur 2 viser et tverrsnitt av en nedre del av sensorkonstruksjonen i figur 1, der den nedre del av sensorkonstruksjonen utgjøres av en trykkoverførende anordning som vender mot et trykk som skal måles; Figur 3 viser trykksensorkonstruksjonen fra figur 1 der figur 3a er et forstørret utsnitt av området der en ytre del av sensorkonstruksjonen er i trykkoverførende kontakt med trykkputen, mens Figur 3b viser et ytterligere forstørret utsnitt som viser de to skillemembranene som utgjør den trykkoverførende kontakt,; Figur 4 viser et lengdesnitt gjennom en trekkbar trykksensorkonstruksjon i henhold til en ytterligere utførelsesform; Figur 5 viser et lengdesnitt gjennom en trekkbar trykksensorkonstruksjon i henhold til enda en ytterligere utførelsesform; Figur 6 viser et lengdesnitt gjennom en trekkbar trykksensorkonstruksjon i henhold til enda en ytterligere utførelsesform; Figur 7 viser en alternativ utførelsesform av den trekkbare

trykksensorkonstruksjon vist i figur 1 i henhold til en utførelsesform av oppfinnelsen,

Figur 8 viser en alternativ utførelsesform av den trekkbare

trykksensorkonstruksjon vist i figur 5 i henhold til en utførelsesform av oppfinnelsen, og

Figur 9 viser en alternativ utførelsesform av den trekkbare

trykksensorkonstruksjon vist i figur 4 i henhold til en utførelsesform av oppfinnelsen.

DETALJERT BESKRIVELSE

Utførelsesformer av oppfinnelsen vil nå bli beskrevet. Like eller liknende deler er angitt med like henvisningstall i alle figurene.

Figur 1 viser et langsgående snitt gjennom en trekkbar trykksensor anbrakt i en boring i en rørvegg 1 for måling av trykket in situ i et prosessfluid inne i røret. Trykksensoren kan også anbringes i en åpning i en kammervegg for måling av trykk i et prosessfluid i et kammer. Trykksensorelementet befinner seg i avstand fra måleområdet og er anbrakt på utsiden av rørveggen. Trykkoverføring skjer via skillemembraner og trykkoverførende fluid anbrakt bak og mellom skillemembranene og som er i trykk-kommunikasjon med prosessfluidet i røret. Trykksensorkonstruksjonen i figur 1 består av en ytre trykksensordel der selve sensorelementet 4 er anbrakt, og en nedre trykkoverførende del (trykkpute) 2 som er anbrakt inn mot selve prosessfluidet som skal måles. Trykksensordelen og den trykkoverførende del 2 er anbrakt tett tilstøtende mot hverandre slik at trykkoverføring kan skje via skillemembraner og trykkoverførende fluid. Den trykkoverførende delen 2 er tettende festet til rørveggen og står igjen når sensordelen fjernes. Den trykkoverførende delen 2 kan være hermetisk sveiset til røret 1, festet via en flens eller festet på annen måte for å sikre tetting mot rørveggen og prosessfluidet på innsiden av røret.

Den trykkoverførende delen (trykkputen) 2 har en skillemembran i hver ende. Membranene kan være like eller ulike. Hver skillemembran har tilordnet et membransete. Begge membransetene har så lite hull i setet at de respektive membranene kan legge seg helt ned på sine respektive membranseter og da kunne bære hele trykket fra henholdsvis prosessfluidet 3 og et omgivelsestrykk. Hullene/åpningene i membransetet er typisk av samme størrelsesorden som tykkelsen til skillemembranene. En typisk tykkelse på skillemembranene er 0,05 mm og en typisk diameterstørrelse på åpningene/hullene er 0,25 mm. Den trykkoverførende delen eksponeres for omgivelsestrykket når selve trykksensordelen er fjernet.

Trykksensorkonstruksjonen med den trykkoverførende delen utgjør en tett barriere etter anbringelse i røret. Innfesting av ytre trykksensordel og indre trykkoverføringsdel, samt prosedyrer for utskifting vil bli forklart senere.

Figur 2 viser et tverrsnitt gjennom den nedre del av den ytre trykksensordelen fra figur 1 som er i kommunikasjon med fluidet i røret der trykk skal måles, samt området der den ytre trykksensordelen og den indre trykkoverførende delen er i kontakt med hverandre.

Den indre trykkoverførende delen eller trykkputen består av, sett i rekkefølge fra innerst mot prosessfluidet til kontaktområdet, en membran 5 med en bakenforliggende anleggsflate/membransete 11 for membranen, et hydraulikkrør/boring 7, en anleggsflate 12a for en andre membran 8a, og den andre membranen 8a. Membranen 5 utgjør en barriere mot prosessfluidet, og utgjør en såkalt "prosessmembran" som separer det indre trykkoverførende miljøet i trykksensoren fra det ytre prosessmiljøet. Prosessmembranen 5 har på innsiden en første konkav anleggsflate som den kan legge seg ned mot og som hindrer prosessmembranen fra å gå i stykker hvis trykket i prosessfluidet skulle bli for stort. I den første konkave anleggsflaten 11 er det en åpning inn til hydraulikkrøret 7. Hydraulikkrøret 7 leder inn til en andre åpning i en andre konkav anleggsflate 12a for den andre membranen 8a. Den andre skillemembranen 8a eksponeres for omgivelsestrykket når den ytre trykksensordelen er fjernet. Prosessmembranen 5 og den andre membranen 8a i kontaktflaten med det ytre sensorelementet, avgrenser sammen med den første og den andre anleggsflaten og hydraulikkrøret 7, et første hulrom som rommer et trykkoverførende fluid. Det trykkoverførende fluid kan være en hydraulikkvæske, for eksempel en hydraulikkolje.

Den ytre trykksensordelen består i rekkefølge av en tredje membran 8b en tredje konkav anleggsflate/membransete 12b for den tredje membran, et andre hydraulikkrør/boring 10 i den tredje membran, der røret leder inn til selve trykksensorenheten i hulrommet 4. Den tredje membranen 8b i kontaktflaten med den indre trykkoverførende delen, danner sammen med den tredje anleggsflaten 12b, røret 7 og en ytre avgrensning av trykksensorenheten, et andre hulrom som rommer et trykkoverførende fluid. Det trykkoverførende fluid kan være en hydraulikkvæske, for eksempel en hydraulikkolje. Det andre hulrom er i trykkommunikasjon med en trykksensor 4. Den ytterste delen av selve trykksensordelen kan utformes som en flensdel for også å gi tetning rundt rørveggåpningens ytterende.

Den andre 8a og den tredje membranen 8b er festet til sine respektive anleggsflater med festeanordninger slik at et ytre parti 9a,9b av disse membranene alltid ligger an mot og i kontakt med et tilsvarende parti 9a,9b på de underliggende anleggsflater. Det ytre partiet 9a, 9b av membranene er fortrinnsvis ringformet. Dette hindrer det ytre partiet av skillemembranene fra å slippe helt kontakt med anleggsflaten/membransetet. Festeanordningene kan være i form av skruer med underliggende fjærer. Skillemembranen utgjøres av en tynn folie, og hydraulisk trykkforskjell over skillemembranen unngås slik at den ikke går i stykker. Membranene som benyttes i den foreliggende oppfinnelse kan være av typen som beskrevet i herværende patentsøkers egen patentsøknad NO20093171 som herved inntas som referanse, men kan også utgjøres av andre typer skillemembraner. Membranene 8a og 8b som er i kontakt med hverandre og utgjør overføringsflaten mellom den indre og den ytre sensordelen er komplementære i geometrisk form. Prosessmembranen 5 kan imidlertid være forskjellig fra membranene 8a og 8b i kontaktflaten.

Et tredje volum 6 omkranser den andre og den tredje membranen i kontaktområdet for den indre og den ytre delen av den trekkbare sensoren. I utførelsesformen vist i figur 2 er dette tredje volumet ringformet. Dette ringvolumet kan være lukket og avtettet for eksempel med en O-ring eller annen tetningsanordning. Ringvolumet kan også være åpent 13 slik at fluid kan pumpes inn som vist i figur 4. I en subsea-anvendelse kan fluidet være sjøvann fra omgivelsene. Når ringvolumet er åpent, kan trykket i ringvolumet 6 reguleres. Denne reguleringen av trykket kan utnyttes ved trekking av sensoren på en kontrollert og sikker måte.

Figur 5 viser en utførelsesform av den trekkbare trykksensoren der et fjerde volum 14 er anordnet i tilknytning til det første hulrommet 7 i trykkputa. Dette fjerde hulrommet 14 er utformet for mottak av det trykkoverførende fluid i hulrommet 7, slik at trykket kan reguleres i overføringsfluidet i hulrommet 7. Det fjerde hulrommet 14 kan avgrenses av en trykkregulerende mekanisme som vist i figur 5. I figur 5 omfatter denne trykkregulerende mekanismen en membran i tilknytning til et hulrom der trykket kan styres. Denne reguleringen av trykket kan utnyttes ved trekking av sensoren på en kontrollert og sikker måte. Hulrommet kan være avtettende anordnet fra omgivelsene. Ringvolum 6 i figur 5, som omkranser den andre og den tredje membranen i kontaktområdet for den indre og den ytre delen av den trekkbare sensoren, kan være lukket og avtettet for eksempel med en 0-ring eller annen tetningsanordning.

En ytterligere utførelsesform er vist i figur 6, der både et fjerde hulrom 14 er utformet for mottak av det trykkoverførende fluid i hulrommet 7, samt en åpning 13 inn til ringvolum 6 for innpumping av vann fra omgivelsene. I denne utførelsesform kan følgelig styring av trykket i både ringvolumet 6 og hulrommet 7 utnyttes ved trekking av sensoren på en kontrollert og sikker måte.

Trykkputen er utformet til å tåle stor trykkforskjell mellom trykket i prosessfluidet 3 og det tredje volumet 6. Dette hindrer at trykkputen går i stykker når trykksensoren (dvs. delen som inneholder volumet 4) er fjernet. Når trykksensoren er anbrakt på plass i rørveggen, er trykksensoren utstyrt med en forspenningskraft som presser de to membranene 8a og 8b sammen, slik at trykkoverføring kan finne sted og prosesstrykket måles. Denne forspenningskraft er tilstrekkelig høy til at flatetrykket på den ytre flaten 9a aldri er null selv ved det høyeste mulige prosesstrykket 3.

Trykksensoren 4 måler trykket i prosessfluidet i røret 3 når trykket i det tredje volum 6 er lavere enn trykket i prosessfluidet. Trykksensoren 4 måler det høyeste av trykket i prosessfluidet og trykket i det tredje volumet 6. Dette kan utnyttes til kalibrering.

Den foreliggende oppfinnelse angår en trekkbar trykksensorkonstruksjon der den trekkbare trykksensorenheten er anbrakt i avstand fra den trykkoverførende prosessmembranen 5 som er anbrakt inn mot selve prosessfluidet 3, der trykket skal måles. Figurene 7, 8 og 9 viser utførelsesformer av oppfinnelsen for de trekkbare trykksensorkonstruksjonene som henholdsvis er vist i figurene 1, 5 og 4. Den ytre trykksensordelen kan være anbrakt i lang avstand fra selve den indre trykkoverførende delen. Typiske avstander i en undervannsinstallasjon kan være opptil 5-10 meter. Den ytre trykksensordelen er anbrakt i et tilgjengelig panel, på en tilgjengelig vegg eller lignende av undervannsinstallasjonen slik at den trekkbare trykksensorenheten er tilgjengelig for vedlikehold og utskifting ved bruk av en ROV. Den ytre trykksensordelen kan være anbrakt i en flensanordning eller festet på annen måte for å sikre tetting innfesting. Den ytre trykksensordelen 17 kan være tettende innfestet i en boring i flensen 16. En ytre del 21 av den trykkoverførende puten 2 er tettende innfestet i boringen i flensen i det tilgjengelige panelet og står igjen når den ytre sensordelen 17 med trykksensorelementet 4 fjernes. En indre del 22 av det trykkoverførende elementet 2 er tettende innfestet i en flens i rørveggen/kammerveggen der prosesstrykket skal måles. Den trykkoverførende delen er følgelig tettende innfestet både i det ytre tilgjengelige panelet og i rørveggen inn til selve målepunktet, og utgjør en tett barriere mot omgivelsene.

Den trykkoverførende delen 2 er utstyrt med et kapillarrør 15 som forbinder den indre 22 og den ytre delen 21 av det trykkoverførende elementet. Kapillarrøret 15 har lite volum, slik at trykket korrekt kan overføres mellom den indre 22 og den ytre delen 21 av trykkputa 2. Kapillarrøret utgjør en del av det første hulrommet 7 og er følgelig fylt med det samme trykkoverførende fluid.

Den trykkoverførende puten er i en utførelsesform delt i to. I denne utførelsesformen er kapillarrøret tettende sveiset til hydraulikkrøret/boringen 7 i henholdsvis den indre 22 og den ytre 21 delen av trykkputa og utgjør en forbindelseskanal mellom hydraulikkrøret/boringen 7 i den indre og den ytre delen. Kapillarrøret er av korrosjonsbestandig materiale, for eksempel rustfritt stål eller Inconel. Kapillarrøret kan også omgis med en beskyttende kledning.

I en alternativ utførelsesform forløper den trykkoverførende delen 2 fra den ytre veggen og inn til selve målepunktet i røret/kammeret med prosessfluid. Kapillarrøret er anbrakt inne i det lange trykkoverførende elementet 2 og forbinder hydraulikkrøret/boringen 7 i den ytre 21 og indre delen 22. Bare selve kapillarrøret er vist i figurene 7, 8 og 9.

I likhet med utførelsesformen i figurene 1-6 er trykkputen i utførelsesformene 7, 8 og 9 utformet til å tåle stor trykkforskjell mellom trykket i prosessfluidet 3 og det tredje volumet 6. Dette hindrer at trykkputen går i stykker når trykksensoren (dvs. delen som inneholder volumet 4) er fjernet. Når trykksensoren er anbrakt på plass i det tilgjengelige panel, er trykksensoren utstyrt med en forspenningskraft som presser de to membranene 8a og 8b sammen, slik at trykkoverføring kan finne sted og prosesstrykket måles. Denne forspenningskraft er tilstrekkelig høy til at flatetrykket på den ytre flaten 9a aldri er null selv ved det høyeste mulige prosesstrykket 3.

I utførelsesformen vist i figur 8 er det anordnet et regulerbart volum for mottak av trykkoverførende fluid i det første hulrom 7 i den trykkoverførende puta 2. I utførelsesformen vist i figur 9 er det anordnet et regulerbart volum i tilknytning til ringvolumet 6. De regulerbare volumer benyttes for styring av trykket i henholdsvis det første hulrom og ringvolumet 6 og utnyttes i forbindelse med trekking og kalibrering som vil bli forklart under. Det er også mulig å utstyre utførelsesformene vist i figur 8 og 9 med ytterligere regulerbare volumer både for styring av trykket i det første hulrom og i ringvolumet, som tidligere vist i figur 6.

Fremgangsmåter for utskifting (trekking) av trykksensor

Trykksensoren kan trekkes ut i tilfellet hvor trykket i overføringsoljen 7 er lavere enn trykket i det tredje hulrommet 6. Det er tilstrekkelig at trykkene i det tredje hulrommet 6 og det første hulrommet 7 er like eller at det er en svært liten trykkforskjell der det første hulrommet 7 har noe lavere trykk enn det tredje hulrommet 6. Denne trykkforskjellen kan være i millibarområdet. Trykkforskjellen kan tillates å være i størrelsesorden 10 mbar, dvs. fra 1-100 mbar.

Den andre skillemembranen 8a i kontaktområdet er flat eller presset ned mot sitt membransete når den ytre trykksensorenheten med den tredje skillemembranen 8b trekkes ut, for å hindre at den andre skillemembranen 8a ødelegges. Figur 3a og 3b er et forstørret utsnitt av kontaktområdet for de to skillemembranene 8a og 8b. I figur 3b er skillemembranene parallelle og flate og følgelig i posisjon slik at den ytre trykksensorenheten kan trekkes ut.

Dersom den andre skillemembranen 8a går i stykker, vil prosessmembranen 5 representere en barriere mot prosessfluidet. Prosessmembranen 5 og den tilhørende første anleggsflaten er utformet slik at den kan legge seg helt ned mot

anleggsflaten og følgelig tåle svært høye trykk, opptil 2000 bar uten å gå i stykker.

Det er mulig i en utførelsesform å utstyre den trykkoverførende anordning med en ytterligere dobbel membran-anordning mellom prosessmembranen 5 og den første skillemembranen 8a. En slik utforming vil representere et to-barrieresystem.

Utskifting av trykksensoren kan utføres på forskjellige alternative måter som forklart under. 1) Et første alternativ er å senke trykket i prosessfluidet 3, til det er lavere enn trykket i det tredje hulrommet 6. Dette krever imidlertid at prosesstrykket kan kontrolleres. 2) En andre alternativ fremgangsmåte omfatter å øke trykket i det tredje hulrommet/volumet 6 til det er høyere enn i prosessfluidet 3. Det er tett mellom trykksensoren og rørveggen slik at trykket i det tredje hulrommet 6 kan økes gjennom en trykktilkopling 13 som vist i figur 4 og 5. Når trykket i overføringsoljen 7 er lavere enn trykket i det tredje hulrommet 6, vil dette fluidtrykket medføre at skillemembranene 8a og 8b splittes. Når trykket i det tredje hulrommet 6 er høyere enn i prosessfluidet 3 og derav også i hulrommet 7, trekkes trykksensoren kontrollert litt ut. I denne mellomposisjonen vil det samtidig være en stor hydraulisk kraft på sensoren. Etter at trykksensoren er trukket kontrollert litt ut, slippes dette trykket i det tredje volumet 6 opp (trykket senkes), og den ytre sensordelen kan deretter trekkes ut komplett. Den indre trykkoverførende delen/trykkputa 2 vil stå igjen i rørveggen og tette mot prosessfluidet. Innsetting av en ny trykksensor skjer ved at prosessen over reverseres. Trykksensoren føres kontrollert nesten helt inn, trykket i det tredje hulrom/volum økes, trykksensoren skyves helt inn i posisjon mot trykkputa 2, og trykket i det tredje hulrommet reduseres til et trykk lavere enn prosesstrykket. Øking av trykket i det tredje hulrommet 6 til det er høyere enn i prosessfluidet 3 kan for øvrig benyttes til å kalibrere trykksensoren i et trykkområde fra prosesstrykket og oppover. 3) En tredje alternativ fremgangsmåte omfatter å introdusere et variabelt volum 14 som vist i figur 5 knyttet til det første volumet 7 i trykkputa 2. Dette variable volumet 14 gjør det mulig å senke trykket i overføringsoljen inne i det første volumet 7. I dette alternativet opprettholder innretningen, som introduserer det variable volum og dermed det variable trykk i det første volumet 7, trykket i det første volumet 7 slik at sensoren kan opereres, og senker trykket i volumet 7 slik at den ytre trykksensorenheten kan fjernes.

Innsetting av en ny trykksensor kan skje ved at prosessen over reverseres. Trykksensoren føres kontrollert helt inn til trykkputa og festes. Trykket i overføringsoljen i det første volumet 7 økes deretter til operasjonstrykk. Denne utførelsesformen kan benyttes til å kalibrere trykksensoren i et trykkområde fra prosesstrykket og nedover. 4) Alle mulige kombinasjoner av de ovenfor nevnte alternativer er også mulige. Anordningen og fremgangsmåten for trykktesting og/eller kalibrering kan benyttes både i trykksensorer for måling av differensialtrykk og i trykksensorer for måling av absolutt trykk. Utførelseseksemplene som er vist i figurene og beskrevet i beskrivelsen over er vist og forklart for en sensor for måling av absolutt trykk. Trykkputen og trykksensorkonstruksjonen samt fremgangsmåtene for trekking av sensoren i henhold til oppfinnelsen, gjelder også for differensialtrykksensorer. Forskjellen er da kun at minst to trykksensorkonstruksjoner er anordnet i tilknytning til hverandre og er koblet sammen for måling av differensialtrykk.

Utskifting (trekking) av trykksensoren i utførelsesformene vist i figurene 7, 8 og 9

utføres på samme måte som for trykksensoren i utførelsesformene 1-6, og som er beskrevet over. Den ytre trykksensordelen og den ytre delen 21 av trykkputen 2 er imidlertid innfestet i flensen 16 i det ytre panelet/veggen og ikke i selve rørveggen.

Kalibrering og testing

Trykksensorkonstruksjonen vist i figur 5 og figur 6 vil i en målesituasjon avføle prosesstrykket Pp i prosessfluidet 3, under forutsetning av at trykket Ps (styretrykk) i det fjerde volum 7 er større enn prosesstrykket

Trykksensoren kan testes in situ for å sjekke at den er intakt og fremdeles måler korrekt trykk. Testingen utføres ved at styretrykket gjøres lavere enn eller lik prosesstrykket. Når trykket i det fjerde volum 7 er lavere enn trykket i prosessfluidet, vil måletrykket Pisom avføles av sensoren tilsvare trykket Ps i det fjerde volum 7. Ved testing benyttes et kjent trykk som styretrykk Ps og følgelig vil sensoren være intakt dersom det målte trykket tilsvarer det påførte styretrykket. Kalibrering av sensoren kan utføres ved å benytte forskjellige kjente verdier for styretrykket og som derved avføles av sensoren. De målte trykkverdiene sammenlignes med de påførte trykk. Denne utførelsesformen kan benyttes til å kalibrere trykksensoren i et trykkområde fra prosesstrykket og nedover.

Trykksensorkonstruksjonen kan i en ytterligere utførelsesform som vist i figur 6, utnyttes til å kalibrere og teste trykksensoren i et trykkintervall fra prosesstrykket og oppover. Dette forutsetter at det andre styretrykket, Pr, som kan påføres over ringvolumet 6, for derved å splitte skillemembranene 8a og 8b, settes høyere enn eller lik prosesstrykket Ps. I denne konfigurasjonen (figur 6) vil trykksensoren 4 måle trykket i ringvolumet 6, og kan derfor benyttes til å kalibrere og teste trykksensoren i et trykkområde/trykkintervall fra prosesstrykket og oppover. De målte trykkverdiene sammenlignes med det/de påførte ringromstrykk Pr.

En slik anordning kan fordelaktig benyttes for sensorer som operer nede på havbunnen i petroleumsrelaterte anvendelser. Slike sensorer har høye krav til driftssikkerhet og soliditet, og det er høye kostnader ved skifte av sensor. Testing av sensoren og eventuelt kalibrering kan enkelt utføres ved at en ROV kjøres ned til installasjonen og reduserer styretrykket Ps kontrollert til kjente trykkverdier samtidig som trykket avføles av sensoren 4. De målte trykk sammenlignes med de påførte trykk. Et eksempel på en slik kjent trykkverdi som kan utnyttes, kan være havdypsstrykket der sensoren er plassert. Slik testing kan forlenge levetiden på trykksensoren. Trykksensoren skiftes da kun ut når den faktisk ikke lenger fungerer i motsetning til utskiftning etter et foreskrevet antall år.

Bruk av lukket hydraulikkrør og eventuelt membran i forbindelse med styretrykket Ps skaper en lukket trykktestingskonstruksjon som oppfyller de strenge kravene til nullutslippstoleranse for subsea petroleumsanvendelser. Et eksempel på en slik konstruksjon er vist i figur 5.

Testingen og kalibrering i henhold til utførelsesformene over kan utføres over små intervaller innenfor et stort teste- og kalibreringsområde. Kalibreringen og testingen kan utføres kontinuerlig over et eller flere trykkområder/trykkintervaller, eller punktvis innenfor ett eller flere trykkområder/trykkintervaller.

Prosesstrykket og derved også styretrykket er i olje- og gassanvendelser subsea ofte i området noen hundre bar, men utstyr og derav også trykksensorer er konstruert for å tåle opptil 1000 bar. Trykksensorkonstruksjonen ifølge den foreliggende oppfinnelse kan avføle små trykkendringer av størrelse 1 mbar.

Kalibrering og testing av trykksensoren i utførelsesformene vist i figurene 7, 8 og 9 utføres på samme måte som for trykksensoren i utførelsesformene 1-6, og som er beskrevet over. Den ytre trykksensordelen og den ytre delen 21 av trykkputen 2 er imidlertid innfestet i flensen 16 i det ytre panelet/veggen og ikke i selve rørveggen.

Også en rekke andre modifikasjoner og varianter er mulig innenfor rammen av

oppfinnelsen som defineres av de vedføyde patentkrav.

Claims

1. Trekkbar trykksensor for måling av trykk in situ i et prosessfluid (3) i et rør/kammer, idet trykksensoren omfatter: - en trykkoverførende anordning (2) omfattende: - en første anordning (22) for tettende innfesting i en åpning i en vegg i røret/kammeret der trykket skal måles, der den første anordningen omfatter: - en første skillemembran (5) for å skille mellom prosessfluidet (3) og det trykkoverførende fluid, - en andre anordning (21) for innfesting i avstand fra røret/kammeret der trykket skal måles, der den andre anordningen omfatter: - en andre skillemembran (8a), og - et første hulrom (7) med et trykkoverførende fluid, idet det første hulrommet (7) omfatter et kapillarrør for trykkoverførende forbindelse mellom den første anordning og den andre anordning, og der trykksensoren videre omfatter: - en ytre sensordel med et trykkavfølende element (4), der den ytre sensordelen er innfestet i avstand fra røret/kammeret der trykket skal måles, og der den ytre sensordelen omfatter: - et andre hulrom (10) med et trykkoverførende fluid i trykkommunikasjon med det trykkavfølende element (4), - en tredje skillemembran (8b) som avgrenser det andre hulrom, idet den tredje skillemembranen (8b) er utformet for trykkommunikasjon med den andre skillemembranen (8a) for trykkoverføring mellom det trykkoverførende fluid i hulrommet (7) og det trykkoverførende fluid i det andre hulrommet (10), og - et tredje volum (6) som omgir den andre og den tredje skillemembranen (8a, 8b) når den andre og den tredje skillemembranen (8a, 8b) er i trykkommunikasjon.

2. Trykksensor ifølge krav 1, idet et trykk i det tredje volumet (6) kan reguleres.

3. Trykksensor ifølge krav 1 eller 2, der det tredje volumet (6) er innrettet for innpumping av fluid.

4. Trykksensor ifølge et av de foregående krav, videre omfattende en første anleggsflate (11) for den første skillemembranen (5), der den første anleggsflaten (11) har en åpning inn til hulrommet (7).

5. Trykksensor ifølge et av de foregående krav, videre omfattende en andre anleggsflate (12a) for den andre skillemembranen (8a), og der den andre anleggsflaten har en åpning inn til hulrommet (7).

6. Trykksensor ifølge krav 5, der et ytre parti (9) av den andre skillemembranen (8a) er festet til den andre anleggsflaten (12a) med festeanordninger, slik at det ytre parti (9a) ligger an mot og i kontakt med et tilsvarende parti på den andre anleggsflaten.

7. Trykksensor ifølge et av de foregående krav, omfattende en tredje anleggsflate (12b) for den tredje skillemembranen (8a), idet den tredje anleggsflaten har en åpning inn til det andre hulrommet (10).

8. Trykksensor ifølge krav 7, der et andre ytre parti (9b) av den tredje skillemembranen (8b) er festet til den tredje anleggsflaten (12b) med festeanordninger, slik at det andre ytre parti (9b) ligger an mot og i kontakt med et tilsvarende ytre parti (9b) på den tredje anleggsflaten.

9. Trykksensor ifølge et av de foregående krav, der trykksensoren er utstyrt med en forspenningskraft som presser den andre og den tredje skillemembranen (8a, 8b) sammen slik at trykkoverføring kan finne sted mellom den andre (8a) og den tredje (8b) skillemembranen.

10. Trykksensor ifølge et av de foregående krav, omfattende et fjerde volum (14) i tilknytning til det første hulrom (7), idet det fjerde volum (14) er utformet for mottak av det trykkoverførende fluid i det første hulrommet (7).

11. Trykksensor ifølge et av de foregående krav, der trykksensoren er innrettet for måling av differensialtrykk.

12. Trykksensor ifølge et av de foregående krav, der trykksensoren er innrettet for måling av absolutt trykk.

13. Trekkbar trykksensor for måling av trykk in situ i et prosessfluid (3) i et rør/kammer, idet trykksensoren omfatter: - en trykkoverførende anordning (2) omfattende: - en første anordning (22) for tettende innfesting i en åpning i en vegg i røret/kammeret der trykket skal måles, der den første anordningen omfatter:, - en første skillemembran (5) for å skille mellom prosessfluidet (3) og det trykkoverførende fluid, og - en andre anordning (21) for innfesting i avstand fra røret/kammeret der trykket skal måles, der den andre anordningen omfatter: - en andre skillemembran (8a), og - et første hulrom (7) med et trykkoverførende fluid, idet det første hulrommet (7) omfatter et kapillarrør for trykkoverførende forbindelse mellom den første anordning (22) og den andre anordning (21), - en ytre sensordel med et trykkavfølende element (4), der den ytre sensordelen er innfestet i avstand fra røret/kammeret der trykket skal måles, og der den ytre sensordelen omfatter: - et andre hulrom (10) med et trykkoverførende fluid i trykkommunikasjon med det trykkavfølende element (4), - en tredje skillemembran (8b) som avgrenser det andre hulrom, idet den tredje skillemembranen (8b) er utformet for trykkommunikasjon med den andre skillemembranen (8a) for trykkoverføring mellom det trykkoverførende fluid i hulrommet (7) og det trykkoverførende fluid i det andre hulrommet (10), og - et ytterligere volum (14) i tilknytning til det første hulrom (7), idet det ytterligere volum (14) er utformet for mottak av det trykkoverførende fluid i det første hulrommet (7).

14. Trykksensor ifølge krav 13, videre omfattende en første anleggsflate (11) for den første skillemembranen (5), der den første anleggsflaten (11) har en åpning inn til hulrommet (7), og

15. Trykksensor ifølge krav 13 eller 14, videre omfattende en andre anleggsflate (12a) for den andre skillemembranen (8a), og der den andre anleggsflaten har en åpning inn til hulrommet (7).

16. Trykksensor ifølge krav 15, der et ytre parti (9) av den andre skillemembranen (8a) er festet til den andre anleggsflaten (12a) med festeanordninger, slik at det ytre parti (9a) ligger an mot og i kontakt med et tilsvarende parti på den andre anleggsflaten.

17. Trykksensor ifølge et av kravene 13-17, omfattende en tredje anleggsflate (12b) for den tredje skillemembranen (8a), idet den tredje anleggsflaten har en åpning inn til det andre hulrommet (10).

18. Trykksensor ifølge krav 17, der et andre ytre parti (9b) av den tredje skillemembranen (8b) er festet til den tredje anleggsflaten (12b) med festeanordninger, slik at det andre ytre parti (9b) ligger an mot og i kontakt med et tilsvarende ytre parti (9b) på den tredje anleggsflaten.

19. Trekkbar trykksensor ifølge et av kravene 13-18, der trykksensoren er utstyrt med en forspenningskraft som presser den andre og den tredje skillemembranen (8a, 8b) sammen slik at trykkoverføring kan finne sted mellom den andre (8a) og den tredje (8b) skillemembranen.

20. Trykksensor ifølge et av kravene 13-19, der trykksensoren er innrettet for måling av differensialtrykk.

21. Trykksensor ifølge et av kravene 13-19, der trykksensoren er innrettet for måling av absolutt trykk.

22. Fremgangsmåte for trekking av en trekkbar trykksensor som angitt i krav 1, idet fremgangsmåten omfatter: - å øke et trykk i det tredje volum (6) til det er høyere enn prosessfluidet (3), - å trekke den ytre trykksensordelen kontrollert ut til den andre og den tredje skillemembranen (8a, 8b) ikke lenger er i trykkommunikasjon, - å redusere trykket i det tredje volumet (6) til et trykk lik eller lavere enn prosesstrykket, og - å trekke ut den ytre trykksensordelen.

23. Fremgangsmåte for trekking av en trekkbar trykksensor som angitt i krav 1, og der den trekkbare trykksensoren videre omfatter et fjerde volum (14) i tilknytning til det første hulrom (7), idet fremgangsmåten omfatter: - å senke trykket i det første hulrom (7) til den andre og den tredje skillemembranen (8a, 8b) ikke lenger er i trykkommunikasjon, idet trykket senkes ved mottak av fluid i det fjerde volum (14) fra det første hulrommet (7), og - å trekke ut den ytre trykksensordelen.

24. Fremgangsmåte for trekking av en trekkbar trykksensor som angitt i krav 13, idet fremgangsmåten omfatter: - å senke trykket i det første hulrom (7) til den andre og den tredje skillemembranen (8a, 8b) ikke lenger er i trykkommunikasjon, idet trykket senkes ved mottak av fluid i det ytterligere volum (14) fra det første hulrommet (7), og - å trekke ut den ytre trykksensordelen.