ITMI20112451A1 - Apparato e metodo per monitorare l'integrita' strutturale di una condotta mediante magnete superconduttore - Google Patents

Description

APPARATO E METODO PER MONITORARE L’INTEGRITA’ STRUTTURALE DI UNA CONDOTTA MEDIANTE MAGNETE SUPERCONDUTTORE

La presente invenzione riguarda un apparato d’ispezione, ed il relativo metodo, per determinare l’integrità strutturale di una condotta realizzata in materiale metallico.

Più in particolare la presente invenzione riguarda un apparato d’ispezione per monitorare l’integrità strutturale di una condotta, sia essa sottomarina o terrestre, tramite l’utilizzo di un dispositivo di ispezione per condotte, comunemente noto col nome di “pipeline inspection gauge†o “pig†.

Esistono diverse metodologie per ispezionare le condizioni di una condotta. Dette metodologie, normalmente impiegano mezzi noti nello stato dell’arte come “pig†o “foam pig†, quest’ultimi realizzati in schiuma polimerica.

Detti “pig†o “foam pig†sono generalmente di forma cilindrica, sferica o a proiettile, e vengono lanciati o fatti passare in una condotta per una determinata lunghezza della stessa.

Le versioni più semplici vengono utilizzate per la pulizia delle condotte, mentre le versioni più evolute e dotate di elettronica e strumentazione di bordo, permettono svariate tipologie di misure e indagini.

La valutazione dell’integrità di una condotta o “pipeline†, rappresenta un aspetto fondamentale, soprattutto nel settore petrolifero. Infatti, eventuali danni o significative anomalie alle pareti della condotta possono renderla non sicura e dunque non utilizzabile.

Le condotte che trasportano gas, petrolio o altri prodotti petroliferi, possono essere soggette a danni dovuti a vari fattori, come ad esempio stress meccanici, urti o azione chimica ed elettrolitica delle sostanze in esse contenute.

In particolare, l’assottigliamento dello spessore di una parete di una condotta in certi punti, può portare nel tempo a fratture.

Sono noti, nello stato dell’arte, sistemi per verificare l’integrità di una condotta metallica utilizzando tecniche magneto-induttive.

È altresì noto che l’assottigliamento delle pareti di una condotta comporta una variazione del flusso del campo magnetico indotto nella stessa. Dette tecniche magnetoinduttive sono in grado infatti di evidenziare variazioni di spessore della parete della condotta, dovute ad esempio ad assottigliamenti o danni di altro tipo.

In queste tecniche magneto-induttive, un sistema che si trova all’interno della condotta, induce un campo magnetico nella parete ferromagnetica della condotta e contemporaneamente effettua misurazioni sul campo magnetico indotto. In particolare, à ̈ noto nello stato dell’arte l’utilizzo di questi sistemi installati in apparati per l’ispezione di condotte o “pig†.

Ad esempio, il brevetto US 4072894 descrive un apparato per ispezioni non distruttive di condotte comprendente un dispositivo capace di generare un campo magnetico, delle spatole atte a veicolare il campo magnetico all’interno della parete della condotta e dei mezzi per rilevare le perdite di campo magnetico dovute ad eventuali assottigliamenti o danni della parete della condotta.

L’apparato descritto nel suddetto brevetto risulta estremamente massivo e meccanicamente rigido, e necessita di una pulizia preventiva della condotta per poter operare ed evitare rischi operativi per la stessa. Infatti, nel caso di blocco dell’apparato all’interno della condotta, per via di un restringimento o di una parziale occlusione della stessa, l’operazione di recupero dell’apparato comporta un notevole sforzo operativo e dunque economico: più l’apparato risulta esteso e più diventa oneroso recuperarlo dalla condotta in caso di blocco.

Sebbene l’apparato descritto nel suddetto brevetto US 4072894 permetta la rilevazione di eventuali punti di stress della condotta, la Richiedente ha riscontrato che non à ̈ tuttavia esente da alcuni inconvenienti ed à ̈ migliorabile sotto diversi aspetti, principalmente in relazione al fatto che detto apparato necessita di un accumulatore atto ad erogare la necessaria corrente elettrica per alimentare l’elettromagnete per tutta la durata di una missione di monitoraggio.

Inoltre, nel suddetto brevetto l’apparato descritto risulta estremamente pesante, anche per via della batteria in esso installata, e dunque difficile da far avanzare nella condotta con l’utilizzo della sola spinta dovuta alla corrente che vi scorre.

Un eventuale blocco dell’apparato nella condotta può comportare il temporaneo inutilizzo della stessa. In particolare, nel caso di una condotta che trasporta idrocarburi, l’interruzione del trasporto può creare ingenti perdite economiche e problemi operativi per tutte le fasi a valle dell’interruzione.

Nello stato dell’arte esistono anche apparati o “pig†dotati di magneti permanenti, anziché elettromagneti. In questa tipologia di apparati il campo magnetico viene generato senza l’utilizzo di corrente elettrica.

La Richiedente ha tuttavia riscontrato che i magneti permanenti utilizzati in questa tipologia di “pig†non sono in grado di generare un campo magnetico sufficientemente potente in rapporto all’ingombro e al peso del magnete utilizzato.

Infatti, il peso e l’ingombro del magnete permanete possono complicare la missione di monitoraggio e rendere più difficile il recupero del “pig†in caso di blocco nella condotta.

In particolare la Richiedente ha riscontrato che in caso di rottura del “pig†il magnete permanente in esso contenuto tende ad aderire per effetto magnetico alle pareti della condotta, rendendone più difficile il recupero.

Scopo della presente invenzione à ̈ quello di ovviare agli inconvenienti sopra menzionati e in particolare quello di ideare un apparato d’ispezione per monitorare l’integrità di una condotta, mediante tecnica magnetoinduttiva, che risulti più efficiente rispetto alla tecnica nota.

In particolare, scopo della presente invenzione à ̈ quello di fornire un apparato d’ispezione per monitorare l’integrità di una condotta mediante tecnica magnetoinduttiva che massimizzi il campo magnetico generato dal magnete in rapporto al peso e l’ingombro dell’apparato d’ispezione.

Un altro scopo della presente invenzione à ̈ quello di fornire un apparato d’ispezione per monitorare l’integrità di una condotta, che minimizzi il rischio di aderenza del magnete alle pareti della condotta in caso di distacco del magnete dall’apparato d’ispezione.

Un ulteriore scopo della presente invenzione à ̈ quello di fornire un apparato d’ispezione per monitorare l’integrità di una condotta che non necessiti della pulizia preventiva della stessa per poter essere impiegato.

Questi e altri scopi secondo la presente invenzione sono raggiunti realizzando un apparato d’ispezione per monitorare l’integrità strutturale di una condotta mediante magnete superconduttore come esposto nella rivendicazione 1.

Ulteriori caratteristiche dell’apparato d’ispezione per monitorare l’integrità strutturale di una condotta mediante magnete superconduttore sono oggetto delle rivendicazioni dipendenti.

Le caratteristiche e i vantaggi dell’apparato d’ispezione per monitorare l’integrità strutturale di una condotta mediante magnete superconduttore secondo la presente invenzione risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione seguente, esemplificativa e non limitativa, riferita al disegno schematico allegato, nel quale la figura 1 à ̈ una vista schematica in sezione di una forma di realizzazione preferita di un apparato d’ispezione per monitorare l’integrità strutturale di una condotta mediante magnete superconduttore.

Con riferimento alla figura 1, viene mostrato un apparato di ispezione di una condotta, complessivamente indicato con 100, per monitorare l’integrità strutturale di una condotta 101 mediante tecnica magneto-induttiva.

Detto apparato di ispezione 100 di una condotta 101 può comprendere:

- un elettromagnete superconduttore 102 che si estende longitudinalmente nella condotta 101 atto a generare un campo magnetico 106;

- un criostato 103 atto a contenere e a mantenere a bassa temperatura detto elettromagnete superconduttore 102;

- almeno due convogliatori magnetici 104’, 104’’ connessi alle estremità opposte del criostato 103 atti a convogliare il campo magnetico 106 generato dal elettromagnete superconduttore 102 alla parete della condotta 101 e a facilitare la chiusura di un circuito magnetico;

- almeno un sistema di sensori 105 per la rilevazione dell’intensità del campo magnetico 106.

Secondo una forma preferita della presente invenzione, detto elettromagnete superconduttore 102, di forma sostanzialmente cilindrica, comprende un nucleo 107 in materiale ad elevate proprietà magnetiche, preferibilmente costituito da una lega ferro-cobalto, e almeno un solenoide 108 che cinge, in parte o per l’intera lunghezza, il nucleo 107, essendo detto solenoide 108 e detto nucleo 107 in contatto tra loro. Ai fini della presente invenzione con il termine materiale ad elevate proprietà magnetiche si intende un materiale ferromagnetico avente un’elevata saturazione magnetica, ad esempio una lega ferro-cobalto.

Detto solenoide 108 può essere un cilindro cavo in materiale superconduttore, preferibilmente una lega magnesio-diboruro o niobio-stagno, o in materiale ceramico.

Detto cilindro cavo del solenoide 108 può avere uno spessore compreso tra 2 e 10 mm.

In una forma alternativa della presente invenzione detto solenoide 108 può essere una bobina, ad uno o più strati, in materiale superconduttore, preferibilmente una lega magnesio-diboruro o niobio-stagno.

Detto elettromagnete superconduttore 102, per funzionare in condizioni superconduttive, deve essere raffreddato a temperature criogeniche, ossia temperature inferiori a 133°K.

In particolare il solenoide 108, se conservato ad una temperatura inferiore alla temperatura critica del materiale di cui à ̈ composto, si comporta da superconduttore elettrico opponendo una resistenza elettrica nulla. Ad esempio, quando il solenoide 108 à ̈ realizzato in MgB2detta temperatura critica à ̈ 39°K.

Ai fini della presente invenzione si intende temperatura critica di un materiale, la temperatura al di sotto della quale detto materiale oppone una resistenza elettrica nulla.

In queste condizioni di temperatura, un’eventuale corrente indotta nel solenoide 108 permane per molto tempo. In particolare il solenoide 108, opponendo una resistenza elettrica nulla, consente alla corrente indotta in esso di perdurare autonomamente fintantoché sussiste la condizione di superconduzione, ossia fintantoché la temperatura del solenoide 108 à ̈ mantenuta al di sotto della temperatura critica del materiale di cui à ̈ composto.

La corrente indotta, percorrendo il solenoide 108, genera un campo magnetico 106 uscente assialmente dal solenoide 108 e penetrante il nucleo 107.

In condizioni di temperatura criogeniche l’elettromagnete superconduttore 102 può generare un campo magnetico particolarmente intenso e costante. Queste alte prestazioni del elettromagnete superconduttore 102 permettono, a parità di campo magnetico generato, di utilizzare un nucleo 107 di dimensioni ridotte rispetto ai tradizionali magneti o elettromagneti impiegati nei “pig†noti nello stato dell’arte, con un conseguente abbattimento del peso dell’apparato d’ispezione 100.

Viceversa, a parità di peso e dimensioni dell’apparato d’ispezione 100, il campo magnetico 106 risulta più potente rispetto ai tradizionali magneti o elettromagneti impiegati nei “pig†noti nello stato dell’arte.

Per mantenere l’elettromagnete superconduttore 102 a temperature criogeniche, per l’intera durata della missione di monitoraggio, detto elettromagnete superconduttore 102 à ̈ inserito all’interno di un criostato 103.

Preferibilmente, detto criostato 103 comprende un corpo centrale 109, avente sostanzialmente la forma di un cilindro cavo, e due coperchi 110’, 110’’, aventi sostanzialmente la forma di un disco, uniti al corpo centrale 109 a formare un involucro cavo.

Detto corpo centrale 109 Ã ̈ realizzato in materiale metallico amagnetico, preferibilmente in acciaio inox, per resistere agli stress meccanici e per evitare che le linee di campo magnetico 106 si chiudano sul corpo centrale 109.

Detti coperchi 110’, 110’’ sono realizzati in materiale ferromagnetico, preferibilmente una lega ferrocobalto, per garantire una permeabilità magnetica al campo magnetico 106 generato dall’elettromagnete superconduttore 102 e limitare il traferro tra detto elettromagnete superconduttore 102 ed i convogliatori magnetici 104’, 104’’.

Detto criostato 103 comprende inoltre dei supporti 111 in materiale a bassa conducibilità termica, preferibilmente in Aerogel, atti a sostenere l’elettromagnete superconduttore 102 e isolarlo termicamente dalla superficie interna del criostato 103.

Per limitare lo scambio termico dell’elettromagnete superconduttore 102 con il criostato 103 à ̈ inoltre possibile ricoprire l’elettromagnete superconduttore 102 con uno strato di materiale superisolante (non illustrato) atto a limitare l’irraggiamento.

Secondo una forma preferita della presente invenzione per mantenere l’elettromagnete superconduttore 102 a temperature criogeniche, à ̈ preferibile raffreddarlo preventivamente ad una temperatura inferiore a quella necessaria per ottenere l’effetto di superconduzione. In particolare, à ̈ preferibile raffreddare il solenoide 108 ad una temperatura inferiore alla metà della temperatura critica del materiale di cui à ̈ composto. Ad esempio, nel caso in cui il solenoide sia realizzato in MgB2, la temperatura di raffreddamento preventivo può essere di 20°K.

Preferibilmente per raffreddare l’elettromagnete superconduttore 102 à ̈ possibile utilizzare un sistema di raffreddamento esterno (non illustrato).

In particolare detto sistema di raffreddamento esterno può essere un refrigeratore ad immersione di tipo cryocooler, ossia un scambiatore di calore rigenerativo utilizzato per raggiungere temperature criogeniche.

Preferibilmente detto sistema di raffreddamento esterno, raffredda il nucleo 107 quando detto elettromagnete superconduttore 102 risulta già posizionato all’interno del criostato 103.

In particolare à ̈ possibile mettere in contatto termico il sistema di raffreddamento esterno col nucleo 107, attraverso mezzi di contatto termico in vuoto (non illustrati) presenti nel criostato 103.

Una volta raggiunta la temperatura desiderata per il nucleo 107 il sistema di raffreddamento esterno viene disconnesso ed il nucleo 107 continua a refrigerare l’ambiente interno al criostato 103. In particolare il nucleo 107 così raffreddato, refrigera il solenoide 108 portandolo alla temperatura necessaria per ottenere l’effetto di superconduzione elettrica.

Per minimizzare lo scambio termico del nucleo 107 con il criostato 103, all’interno del criostato 103 viene preventivamente praticato il vuoto.

L’assenza di aria all’interno del criostato 103 permette infatti di ridurre drasticamente lo scambio termico tra elettromagnete superconduttore 102 e criostato 103.

Il vuoto all’interno del criostato 103 viene praticato per mezzo di una pompa del vuoto (non illustrata) che si connette al criostato 103 mediante una valvola 112 presente sul criostato 103.

In alternativa, à ̈ possibile raffreddare l’elettromagnete superconduttore 102, inserendo nel criostato 103 un liquido a basso punto di ebollizione, ad esempio elio liquido.

Detto criostato 103 à ̈ in grado di mantenere al suo interno una temperatura al di sotto della temperatura critica del materiale di cui à ̈ composto il solenoide 108 per un tempo maggiore o uguale a 1,2 volte la durata attesa della missione di monitoraggio, e comunque per un tempo non superiore alle 72 ore, preferibilmente inferiore alle 12 ore.

In caso di rottura o frammentazione dell’apparato d’ispezione 100, detto criostato 103 contenente l’elettromagnete superconduttore 102 potrebbe aderire alla parete della condotta per effetto magnetico.

Ciononostante, a differenza di un magnete permanente, l’effetto magnetico generato dall’elettromagnete superconduttore 102 tende ad indebolirsi con l’innalzamento della temperatura all’interno del criostato 103, per effetto dell’estinzione della superconduttività del solenoide 108.

Una volta refrigerato il nucleo 107, e con esso l’interno del criostato 103, un solenoide esterno (non illustrato) induce nel solenoide 108 una corrente indotta.

Detta corrente indotta, circolando nel solenoide 108 in condizioni superconduttive, genera un campo magnetico 106 stabile nel tempo, senza bisogno di un alimentazione elettrica ulteriore.

Detto elettromagnete superconduttore 102 non necessita dunque di accumulatori interni all’apparato d’ispezione 100, contenendo, in questo modo, significativamente il peso complessivo dell’apparato d’ispezione 100.

Preferibilmente per convogliare il campo magnetico 106 generato dall’elettromagnete superconduttore 102 nella parete della condotta 101 sono impiegati due convogliatori magnetici 104’, 104’’ connessi in maniera solidale al criostato 103, in particolare ai coperchi 110’, 110’’ del criostato 103.

Detti convogliatori magnetici 104’, 104’’ possono essere realizzati in materiale polimerico e comprendono al loro interno un’anima flessibile in materiale ferromagnetico 113’, 113’’.

In una forma realizzativa preferita, detti convogliatori magnetici 104’, 104’’ presentano trasversalmente una forma a disco o a margherita, e longitudinalmente una forma arcuata che tiene conto del moto di avanzamento del dispositivo, facilitandone lo scorrimento nella condotta 101.

Detta forma arcuata garantisce inoltre una costante adesione dei convogliatori magnetici 104’, 104’’ alla parete interna della condotta 101, grazie alla spinta elastica che i convogliatori magnetici 104’, 104’’ esercitano sulla parete interna della condotta 101, una volta inserito l’apparato d’ispezione 100 nella stessa.

In una forma realizzativa particolare della presente invenzione, l’anima flessibile in materiale ferromagnetico 113’, 113’’ dei convogliatori magnetici 104’, 104’’ à ̈ costituita da un fascio o pacchetto di fili di acciaio, preferibilmente realizzati in una lega a bassa saturazione magnetica, in cui il diametro di ogni filo à ̈ inferiore a 0,5 mm ed in cui la permeabilità magnetica del filo risulta preferibilmente compresa tra 1500 e 2000 H/m.

La flessibilità dei convogliatori magnetici 104’, 104’’ permette all’apparato d’ispezione 100 di superare eventuali cambi di sezione della condotta 101, dovuti a difetti della stessa, zone di accumulo, depositi, o valvole.

In generale, detti convogliatori magnetici 104’, 104’’ ottimizzano la conservazione del flusso magnetico e limitano il traferro tra l’estremità dei convogliatori magnetici 104’, 104’’ e la parete interna della condotta 101.

In una forma preferita della presente invenzione detto sistema di sensori 105 può essere di tipo LF 105’ (localized fault) o di tipo LMA 105’’ (loss of metal cross-section area).

Detto sistema di sensori di tipo LF 105’ può comprendere dei sensori magnetici 114’ atti a rilevare il campo magnetico 106, connessi ad un supporto flessibile 115’ in materiale polimerico.

Detto supporto flessibile 115’ di detto sistema di sensori di tipo LF 105’ può presentare, visto trasversalmente, una forma circolare o a corona circolare, avente diametro esterno prossimo al diametro interno della condotta 101, e può essere posizionato ortogonalmente al criostato 103.

Detti sensori magnetici 114’ sono disposti in maniera circolare sostanzialmente lungo il bordo del supporto flessibile 115’, in modo da risultare posizionati in prossimità della parete interna della condotta 101.

La vicinanza di detti sensori magnetici 114’ alla parete interna della condotta 101, consente al sistema di sensori di tipo LF 105’ di rilevare le variazioni locali del campo magnetico 106, in particolare della componente radiale, in prossimità della parete della condotta 101. Questo tipo di rilevazione permette di ottenere utili informazioni sulla presenza e la posizione angolare di difetti di dimensioni contenute 119.

Detto sistema di sensori di tipo LF 105’ può comprendere un involucro flessibile 118 atto a contenere detto supporto flessibile 115’ e detti sensori magnetici 114’. Detto involucro flessibile 118 può essere connesso a detto criostato 103 in maniera ortogonale ed estendersi da questo fino a lambire la parete interna della condotta 101.

La flessibilità dell’involucro flessibile 118 abbinata alla flessibilità del supporto flessibile 115’ permettono all’apparato d’ispezione 100 di superare eventuali depositi o deformazioni presenti nella condotta 101.

Detto sistema di sensori di tipo LMA 105’’ può comprendere dei sensori magnetici 114’’ atti a rilevare il campo magnetico 106, connessi ad un supporto 115’’.

Detto sistema di sensori di tipo LMA 105’’ può essere disposto coassialmente al criostato 103 e avere forma sostanzialmente circolare.

La disposizione coassiale del sistema di sensori di tipo LMA 105’’ consente di rilevare fenomeni di corrosione estesa 120, attraverso la misura del campo magnetico 106 totale assiale che attraversa i sensori magnetici 114’’.

Detto sistema di sensori di tipo LMA 105’’ può essere frapposto tra uno dei convogliatori magnetici 104’, 104’’ e detto criostato 103.

Inoltre, detto sistema di sensori di tipo LMA 105’’ può comprendere un guscio protettivo 121 atto a proteggere e contenere il supporto 115’’ ed i sensori magnetici 114’’ ad esso connessi.

Detto apparato d’ispezione 100 può comprendere contemporaneamente detto sistema di sensori di tipo LF 105’ e detto sistema di sensori di tipo LMA 105’’’ o, in alternativa, soltanto uno dei due.

Detto apparato d’ispezione 100 comprende inoltre un sistema di localizzazione spaziale 122 atto a rilevare il posizionamento dell’apparato d’ispezione 100.

Detto sistema di localizzazione spaziale 122 comprende un clock (non illustrato) per ottenere un riferimento temporale che viene associato ad almeno una misura di variazione della posizione, ottenuta mediante almeno uno dei seguenti strumenti:

- un giroscopio (non illustrato), per determinare l’angolazione dell’apparato d’ispezione 100;

- un accelerometro (non illustrato), per misurare l’accelerazione dell’apparato d’ispezione 100 e dunque le sue variazioni di velocità;

- un sensore di pressione (non illustrato), per rilevare le variazioni di pressione a cui à ̈ soggetto l’apparato d’ispezione 100,utili per comprendere se l’apparato d’ispezione 100 à ̈ transitato sopra eventuali cambi di sezione della condotta 101, come ad esempio saldature o valvole, aventi posizioni prefissate nella condotta 101.

Associando i dati rilevati dal sistema di sensori 105 relativi al campo magnetico 106, ai dati relativi al riferimento temporale e alla posizione ottenuti dal sistema di localizzazione spaziale 122, Ã ̈ possibile localizzare le imperfezioni strutturali presenti sulle pareti della condotta 101.

Detto apparato d’ispezione 100 comprende inoltre mezzi elettrici 123 atti ad acquisire ed archiviare i dati rilevati da detto sistema di sensori 105 e da detto sistema di localizzazione spaziale 122, e atti ad alimentare detto sistema di sensori 105 e detto sistema di localizzazione spaziale 122.

Rappresenta un ulteriore oggetto della presente invenzione, un metodo per monitorare l’integrità strutturale di una condotta 101 comprendente le fasi di seguito descritte.

Detto apparato d’ispezione 100, non essendo dotato di mezzi propri di movimentazione, scorre nella condotta 101 grazie alla spinta esercitata dal fluido in scorrimento nella stessa.

Una volta inserito nella condotta 101, l’apparato d’ispezione 100 inizia la sua missione di monitoraggio che perdura fino al raggiungimento della trappola di ricezione (non illustrata), in cui l’apparato d’ispezione 100 entra una volta ultimata la missione di monitoraggio.

Durante la missione di monitoraggio l’apparato d’ispezione 100 genera un campo magnetico 106 che viene convogliato alla parete della condotta 101 dai convogliatori magnetici 104’, 104’’ e rilevato dal sistema di sensori 105.

In particolare, il sistema di sensori 105 rileva le variazioni del campo magnetico 106 che possono indicare eventuali zone di riduzione dello spessore della parete della condotta 101.

Questi dati misurati dal sistema di sensori 105, assieme ai dati ottenuti dal sistema di localizzazione spaziale 122, sono archiviati dai mezzi elettrici 123 dell’apparato d’ispezione 100 e possono essere recuperati dallo stesso una volta terminata la missione di monitoraggio.

L’analisi dei dati recuperati dall’apparato d’ispezione 100, può fornire utili indicazioni in merito ad eventuali imperfezioni strutturali 119, 120 presenti sulla condotta 101.

Detto apparato d’ispezione per monitorare l’integrità strutturale di una condotta mediante magnete superconduttore oggetto della presente invenzione si presta particolarmente per l’uso in condotte destinate al trasporto di idrocarburi.

Dalla descrizione effettuata sono chiare le caratteristiche dell’apparato d’ispezione e metodo per monitorare l’integrità strutturale di una condotta mediante magnete superconduttore oggetto della presente invenzione, così come sono chiari i relativi vantaggi.

In particolare un vantaggio dell’apparato d’ispezione e del metodo secondo la presente invenzione à ̈ quello di permettere la localizzazione di eventuali imperfezioni o anomalie strutturali delle pareti di una condotta, mediante un magnete più efficiente rispetto a quelli usualmente impiegati nei “pig†noti nello stato dell’arte.

L’elettromagnete superconduttore dell’apparato d’ispezione secondo la presente invenzione à ̈ infatti in grado di generare un campo magnetico più potente, a parità di ingombro e peso dell’apparato d’ispezione, rispetto a quello generato da un “pig†dotato di un normale elettromagnete o di un magnete permanente.

Un altro vantaggio dell’apparato d’ispezione secondo la presente invenzione à ̈ rappresentato dal fatto che, in caso di rottura dell’apparato d’ispezione, l’effetto magnetico che tenderebbe a far aderire l’elettromagnete superconduttore alla parete della condotta, tende ad esaurirsi nel giro di qualche giorno, semplificando eventuali operazioni di recupero dell’apparato d’ispezione o di suoi componenti.

Un ulteriore vantaggio dell’apparato d’ispezione secondo la presente invenzione à ̈ rappresentato dal fatto che la struttura flessibile dello stesso, permette di sfruttare l’apparato d’ispezione per il monitoraggio di condotte che non sono state preventivamente pulite da depositi di cere, paraffine, asfalteni o sabbie.

L’apparato d’ispezione, grazie alla sua flessibilità strutturale, à ̈ infatti in grado di superare gli ostacoli e/o le ostruzioni parziali presenti nella condotta senza rimanerci incastrato.

L’apparato d’ispezione si presta inoltre per l’utilizzo in condotte di piccolo diametro, preferibilmente con diametro a partire da 3 pollici.

L’apparato d’ispezione e metodo per monitorare l’integrità strutturale di una condotta mediante magnete superconduttore della presente invenzione così concepito à ̈ suscettibile in ogni caso di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nel medesimo concetto inventivo. L’ambito di tutela dell’invenzione à ̈ pertanto definito dalle rivendicazioni allegate.

Claims (22)

1. RIVENDICAZIONI 1. Apparato di ispezione (100) per monitorare l’integrità strutturale di una condotta (101) mediante tecnica magneto-induttiva, caratterizzato dal fatto di comprendere un elettromagnete superconduttore (102) atto a generare un campo magnetico (106).
2. 2. Apparato d’ispezione secondo la rivendicazione 1, comprendente un criostato (103) atto a contenere e a mantenere a temperature criogeniche detto elettromagnete superconduttore (102).
3. 3. Apparato d’ispezione secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, comprendente almeno due convogliatori magnetici (104’, 104’’) connessi al criostato (103) atti a convogliare il campo magnetico (106) generato dal elettromagnete superconduttore (102) alla parete della condotta (101) e a facilitare la chiusura di un circuito magnetico.
4. 4. Apparato d’ispezione secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, comprendente almeno un sistema di sensori (105) per la rilevazione del campo magnetico (106).
5. 5. Apparato d’ispezione secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, comprendente un sistema di localizzazione spaziale (122) atto a rilevare il posizionamento dell’apparato d’ispezione (100).
6. 6. Apparato d’ispezione secondo le rivendicazioni 4 e 5, comprendente mezzi elettrici (123) atti ad acquisire ed archiviare i dati rilevati da detto sistema di sensori (105) e da detto sistema di localizzazione spaziale (122), e atti ad alimentare detto sistema di sensori (105) e detto sistema di localizzazione spaziale (122).
7. 7. Apparato d’ispezione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto elettromagnete superconduttore (102) comprende un nucleo (107) in materiale ad elevate proprietà magnetiche e almeno un solenoide (108) che cinge il nucleo (107), essendo detto solenoide (108) e detto nucleo (107) in contatto tra loro.
8. 8. Apparato d’ispezione secondo la rivendicazione 7, in cui detto solenoide (108) à ̈ un cilindro cavo in materiale superconduttore.
9. 9. Apparato d’ispezione secondo la rivendicazione 7, in cui detto solenoide (108) à ̈ una bobina, ad uno o più strati, in materiale superconduttore.
10. 10. Apparato d’ispezione secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui quando detto solenoide (108) à ̈ conservato ad una temperatura inferiore alla temperatura critica del materiale di cui à ̈ composto, si comporta da superconduttore elettrico.
11. 11. Apparato d’ispezione secondo la rivendicazione 10, in cui una corrente indotta in detto solenoide (108) genera un campo magnetico (106) uscente assialmente dal solenoide (108) e penetrante il nucleo (107).
12. 12. Apparato d’ispezione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui per mantenere l’elettromagnete superconduttore (102) a temperature criogeniche, per l’intera durata della missione di monitoraggio, detto elettromagnete superconduttore (102) à ̈ inserito all’interno di un criostato (103).
13. 13. Apparato d’ispezione secondo la rivendicazione 12, in cui detto criostato (103) comprende un corpo centrale (109) e due coperchi (110’, 110’’) uniti al corpo centrale (109) a formare un involucro cavo.
14. 14. Apparato d’ispezione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto criostato (103) comprende mezzi di contatto termico in vuoto attraverso cui un sistema di raffreddamento esterno entra in contatto col nucleo (107) per raffreddarlo.
15. 15. Apparato d’ispezione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui viene praticato il vuoto all’interno di detto criostato (103) per minimizzare lo scambio termico del nucleo (107) con il criostato (103).
16. 16. Apparato d’ispezione secondo la rivendicazione 3, in cui detti convogliatori magnetici (104’, 104’’) sono realizzati in materiale polimerico e comprendono al loro interno un’anima flessibile in materiale ferromagnetico (113’, 113’’).
17. 17. Apparato d’ispezione secondo la rivendicazione 4, in cui detto sistema di sensori (105) à ̈ di tipo LF (105’) o di tipo LMA (105’’).
18. 18. Apparato d’ispezione secondo la rivendicazione 17, in cui detto sistema di sensori di tipo LF (105’) atto a rilevare le variazioni locali del campo magnetico (106) in prossimità della parete della condotta (101), comprende dei sensori magnetici (114’) connessi ad un supporto flessibile (115’) e disposti in maniera circolare sostanzialmente lungo il bordo del supporto flessibile (115’).
19. 19. Apparato d’ispezione secondo la rivendicazione 17, in cui detto sistema di sensori di tipo LMA (105’’), atto a misurare il campo magnetico (106) totale assiale, disposto coassialmente al criostato (103), comprende dei sensori magnetici (114’’) connessi ad un supporto (115’’).
20. 20. Apparato d’ispezione secondo la rivendicazione 5, in cui detto sistema di localizzazione spaziale (122) comprende un clock per ottenere un riferimento temporale che viene associato ad almeno una misura di variazione della posizione, ottenuta mediante almeno uno dei seguenti strumenti: - un giroscopio; - un accelerometro; - un sensore di pressione.
21. 21. Metodo per monitorare l’integrità strutturale di una condotta (101) comprendente le fasi di: - fornire un apparato d’ispezione (100) secondo la presente invenzione; - inserire detto apparato d’ispezione (100) nella condotta (101) per una missione di monitoraggio; - generare mediante detto apparato d’ispezione (100) un campo magnetico (106) che viene convogliato alla parete della condotta (101); - rilevare mediante detto apparato d’ispezione (100) le variazioni del campo magnetico (106) convogliato alla parete della condotta (101); - archiviare nell’apparato d’ispezione (100) detti dati relativi alle variazioni del campo magnetico (106); - recuperare detti dati relativi alle variazioni del campo magnetico (106) dall’apparato d’ispezione (100); - analizzare detti dati relativi alle variazioni del campo magnetico (106) per ottenere indicazioni in merito ad eventuali imperfezioni strutturali (119, 120) presenti sulle pareti della condotta (101).
22. 22. Uso dell’apparato d’ispezione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni dalla 1 alla 20 per il monitoraggio dell’integrità strutturale di una condotta destinata al trasporto di idrocarburi.