Sistemas de Produo no Mar

Prof. Pablo Pinheiro

Sumrio 1. Introduo 2. Sistema de produo on shore 3. Sistema de produo off shore 3.1. Equipamentos de produo 3.1.1. Coluna de produo 3.1.2. Linhas de produo 3.1.3. Manifolds 3.1.4. rvore de Natal 3.2. Completao seca vs. Completao molhada 3.3. Plataformas 3.3.1. Quanto operao 3.3.2. Quanto ao posicionamento da cabea do poo 3.3.3. Quanto ancoragem 4. Manuteno e intervenes em poos (Workover)

As primeiras plataformas offshore foram instaladas em 1947 no Golfo do Mxico; As primeiras estruturas offshore foram construdas para, simplesmente, hospedar

sondas de perfurao e de completao alm dos equipamentos de superfcie (well heads);

A produo era usualmente enviada para a costa atravs de linhas martimas (pipelines) em escoamento monofsico ou multifsico;

As plataformas podem ser classificadas de diversas maneiras, porm as trs mais usadas so: Quanto operao em: de perfurao e/ou completao e de produo; Quanto ao posicionamento da cabea do poo em: de completao seca ou

de completao molhada. Quanto ancoragem em: fixas ou flutuantes;

o Estudo de Viabilidade Tcnico Econmica (EVTE) que dita qual a plataforma mais indicada para ser usada em um campo, levando em considerao aspectos quanto a lamina dgua, o tipo de fluido produzido, o escoamento de leo, fatores logsticos, dentre outros.

3.3. Plataformas

Diferem na posio que usada a rvore de natal. Se colocada em cima da plataforma dita seca, enquanto se for colocada no fundo do mar (cabea do poo) dita molhada.

3.3.2. Quanto ao posicionamento da cabea do poo

As plataformas de perfurao e/ou completao (ou sonda) so utilizadas para perfurar os poos de petrleo (produtores e exploratrios), apresentando todos os equipamentos para essas operaes (sistemas de uma sonda);

As plataformas de produo (ou Unidades Estacionrias de Produo - UEP) so posicionadas nos campos com a funo de coordenar a produo dos poos ali existentes (produo, armazenamento, tratamento primrio, etc.);

3.3.1. Quanto operao

As plataformas fixas so aquelas que so apoiadas no fundo do mar; Foram as primeiras plataformas offshore a serem desenvolvidas e as mais

comumente utilizadas; Por estarem ancoradas diretamente no leito marinho apresentam grande

estabilidade (pouca movimentao); Podem ser tanto unidades de produo quanto de perfurao (geralmente a

primeira); A maior limitao desse mtodo quanto a mxima de lmina dgua permitida

(em torno de 600m). Quanto maior a lmina dgua, maior a instabilidade da unidade, fazendo com que se torne invivel para maiores profundidades;

Por quase no possurem movimentos todas as plataformas fixas permitem completao seca, utilizando risers rgidos;

H quatro tipos de plataformas fixas: jaqueta, torre complacente, auto-elevatria e de gravidade.

3.3.3. Quanto ancoragem

PLATAFORMAS FIXAS

A plataforma fixa de jaqueta constituda de uma estrutura treliada de ao fixada no solo marinho atravs de estacas;

Possui de 4 a 8 ps fixos para alcanar a estabilidade contra a fora das ondas;

So utilizadas ate cerca de 200m de lmina dgua;

So utilizadas quando se vai permanecer no local por muito tempo;

So projetadas para receber todo o tipo de equipamento de perfurao, estocagem de materiais, alojamento de pessoal, produo, separao, armazenamento, etc.

A plataforma fixa de torre complacente tem caractersticas semelhantes plataforma do tipo jaqueta, possuindo tubos de ao como revestimento e estrutura treliada. O que difere o formato;

Enquanto a jaqueta possui base mais ampla, a torra complacente formada por uma torre estreita e flexvel para suportar foras laterais atravs de deflexes;

Sua estabilidade aumenta para lminas dgua de cerca de 600m;

So utilizadas quando se vai permanecer no local por muito tempo;

So projetadas para receber todo o tipo de equipamento de perfurao, estocagem de materiais, alojamento de pessoal, produo, separao, armazenamento, etc.

A plataforma fixa auto-elevatria (jack up) so fixadas no solo marinho atravs de pernas treliadas que se encontram nas extremidades da plataforma;

As pernas se movimentam para fix-la; O convs, quando em operao, deve

ser erguido acima da lmina dgua para evitar a ao das ondas;

So unidades mveis, necessitando serem rebocadas;

Geralmente so utilizadas para perfurao de poos ou como apoio;

So utilizadas com lminas dgua de at cerca de 150m;

A plataforma fixa por gravidade so fixadas no solo marinho por gravidade (peso), podendo ser construdas em concreto ou em ao (geralmente o primeiro);

So utilizadas quando se vai permanecer por muito tempo no local (produo), porm, podem, tambm, conter torre de perfurao;

Podem ser utilizadas com lmina dgua de at cerca de 400m;

So utilizadas para condies severas de mar;

Apresentam baixa capacidade de armazenamento, sendo necessrio navios de apoio (armazenamento);

A maioria dos poos de petrleo a serem explorados atualmente esto a grande altura de lmina dgua (maior que 1000m), tornando as plataformas fixas inviveis, sendo necessrio o emprego das plataformas flutuantes.

As plataformas flutuantes so posicionadas por sistema de ancoragem ligado ao solo marinho;

Existem vrios tipos de plataformas flutuantes, podendo diferir em: operao (perfurao ou produo), altura de lmina dgua, possibilidade de armazenamento, tipo de completao, etc.

Podem ser utilizados risers rgidos ou flexveis; Os principais tipos de unidades flutuantes so: submersveis, semi-

submersvel, TLP, spar, navio sonda, FPSO e FSO;

PLATAFORMAS FLUTUANTES

Nas plataformas submersveis a estrutura montada sobre flutuadoroes, sendo deslocada atravs de rebocadores at a locao;

Na locao, os flutuadores so lastreados (enchidos de gua) at seu casco inferior se apoiar no fundo;

So utilizadas para lminas d`gua muito pequena (cerca de 10 m);

Geralmente utilizadas para a perfurao

Apresentam boa estabilidade (porm menor que as fixas); O tipo de completao molhada (rser flexvel); Podem ser utilizadas com lmina dgua at cerca de 2500m; Podem ser utilizadas tanto para perfurao quanto para produo;

As plataformas semi-submersveis so compostas por uma estrutura de um ou mais conveses, apoiados em flutuadores submersos (sem encostar no fundo do mar);

So ancoradas por correntes ou cabos de ao fixados no leito marinho, por posicionamento dinmico ou por ambos;

So plataformas mveis, podendo ou no ter auto-propulso (geralmente so rebocadas);

Necessitam de um compensador de movimento no caso de perfurao.

Apresentam pequena capacidade de armazenamento (necessitam de navio de apoio);

As plataformas tension legs (TLP) possuem estrutura semelhante s da semi-submersvel, porm suas pernas so atracadas ao fundo do mar tensionadas;

Por estarem tensionadas, esse tipo de plataforma no tem movimento vertical e horizontal;

No necessitam de compensador de movimento.

As operaes funcionam como em uma plataforma fixa;

Apresenta excelente comportamento em mar severo;

Podem ser utilizadas tanto para perfurao quanto para produo;

Apresentam pequena capacidade de armazenamento (necessitam de navio de apoio);

Pode realizar completao do tipo seca (com risers rgidos)

Podem ser utilizadas com lmina dgua de at cerca de 2000m;;

So plataformas mveis, necessitando serem rebocadas;

As plataformas SPAR (vara, em ingls) apresentam esse nome devido ao formato aproximado da plataforma: uma bia tipo vara;

So estruturas cilindricas de ao ou concreto de cerca de 200m de comprimento e de grande dimetro aconradas no fundo do mar por cabos;

So utilizadas para explorao em guas profundas (em torno de 2300m);

Em torno do cilindro so instalados supressores de vrtices com o objetivo de reduzir a movimentao devido a ao das correntes marinhas;

Devido ao tamanho do calado da plataforma, possui grande estabilidade (maior que todas as flutuantes), gerando poucos movimentos verticais;

Isso possibilita no s o uso de risers rgidos de produo como tambm a completao seca;

Apresenta excelente comportamento em mar severo; uma tecnologia relativamente recente (dcada de 1990);

H trs tipos de plataformas SPARs, baseadas na evoluo do conceito da mesma, que so: SPAR buoy, truss SPAR e cell SPAR;

A SPAR buoy possui como principal caracterstica o casco em formato de um nico cilindro vertical que flexibiliza a capacidade de carga no convs. Este foi o primeiro conceito de plataforma SPAR a ser desenvolvido.

A truss SPAR uma evoluo do conceito da plataforma SPAR, que a substituio do cilindro na regio abaixo dos tanques por uma estrutura treliada e por placas horizontais que minimizam os efeitos de onda e diminuem os movimentos verticais da plataforma.

A plataforma Cell SPAR possui as mesmas caractersticas da Truss SPAR, a diferena que esta composta por vrios tubos menores em volta de um nico cilindro;

Foi desenvolvida desta forma devido ao baixo custo da construo.

O navio sonda um navio projetado para perfurao de poos; Sua torre de perfurao localiza-se no centro do navio, onde uma abertura no

casco permite a passagem da coluna de perfurao; Podem ser ancoradas ou utilizar o sistema de posicionamento dinmico; Por ser um navio, possui auto-propulso e fcil mobilidade; Necessitam de compensador de movimento. Podem ser utilizadas com qualquer lmina dgua;

Os FPSOs (Floating, Production, Storage and Offloading) so unidades estacionrias flutuantes (Floating) que produzem (Production), armazenam (Storage) e efetuam o escoamento (Offloading) do petrleo;

A ideia central dos FPSOs garantir uma grande capacidade de armazenamento do leo j aps a separao primria, que permita a instalao dessas unidades em campos muito afastados da costa (sem muita infra-estrutura);

So ancorados por cabos, posicionamento dinmico ou ambos;

Podem ser utilizados em qualquer lmina dgua;

Para testes (TLD) pode utilizar apenas o posicionamento dinmico. Para perodos longos, necessita tambm de ancoramento;

A grande vantagem sua fcil mobilidade; So, normalmente, projetados para instalao

permanente, sendo, a possibilidade de movimentao para outra locao ao trmino da explorao de uma reserva, uma vantagem desta tecnologia.

A FSO (Floating, Storage and Offloading), tambm conhecido como navio cisterna, uma unidade sem instalaes de processo, sendo empregada sempre associada a uma unidade de produo que no dispe de capacidade de armazenamento de leo (fixa, semi-submersvel, TLP, etc).

Somente em 1947 surgiram as primeiras plataformas fixas de ao, cravadas por estacas no leito marinho.

Os demais tipos de unidades martimas de perfurao e produo de petrleo surgiram posteriormente conforme a cronologia abaixo:

1955 - Plataformas Auto-elevatrias (perfurao) 1956 - Navios-Sonda (perfurao) 1962 - Plataformas Semi-submersveis (perfurao) 1967 - Plataformas fixas modernas (perfurao e produo) 1973 - Plataformas de Gravidade (perfurao e produo) 1975 - Plataformas Semi-submersveis de Produo 1984 - Tension Leg Plataforms (perfurao e produo) 1972 - Navios FPSO (produo) e FSO (armazenamento) 1996 - Plataformas tipo SPAR