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UNIVERSIDADE DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO

INSTITUTO POLITCNICO

GRADUAO EM ENGENHARIA MECNICA

INSTALAES OFFSHORE - 1o SEMESTRE DE 2011Arranjo Submarino

UNIVERSIDADE DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO

INSTITUTO POLITCNICO

GRADUAO EM ENGENHARIA MECNICA

INSTALAES OFFSHORE - 1o SEMESTRE DE 2011PROFESSORA: VERA SABOYA

GRUPO: ARTHUR MOURA P. DA SILVADANILLO PEDRO SILVACARO DELGADO DE SOUZAMARCOS FILIPE TELLES DA SILVARASSA DANTASTADEU AGUIAR LISBOAArranjo Submarino1- INTRODUO

Figura 1: Diagrama de fluxo de petrleo na bacia de Campos.2- ARRANJO SUBMARINOConjunto de instalaes submersas destinas elevao, injeo e escoamento dos fluidos.Variveis importantes:Nmero de poos e posicionamento dos mesmos;Comprimento e dimetro dos dutos de produo;Posicionamento da unidade de produo flutuante;Tipo de ancoragem;Meios de instalao;Perfil de produo desejado;Necessidade de utilizao de meios de elevao artificial; 2- ARRANJO SUBMARINO

Figura 2: Arranjo submarino da instalao offshore de Jubarte.2- ARRANJO SUBMARINOPrincipais equipamentos:Cabea de poo;rvore de natal molhada;Dutos submarinos;Manifold;PLEM;PLET.

Figura 3: Arranjo submarino da plataforma P-52.2.1- CABEA DE POOSuportar os revestimentos dos poos;Resistir aos esforos do riser ;Fornecer vedao para o BOP; Na fase de produo: serve para alojar, travar e vedar o suspensor de tubulao e a rvore de natal.

Figura 4: Tipo de arranjo de uma cabea de poo.2.1- CABEA DE POOSistemas de sistemas de cabea de poos submarinos (SCPS)Para unidades flutuantes;Para unidade apoiadas no fundo do mar.

2.1- CABEA DE POOCaractersticas atuais:Totalmente weight-set;Permite testar o blow-out preventorPermite testar o blow-out preventor (BOP) mesmo com o terceiro suspensor instalado;Conjunto de vedao universal metal/metal e totalmente recupervel em uma nica manobra;A fora necessria para energizar o conjunto de vedao universal gerada atravs de presso;Dispositivo antitorque (DAT).Ferramentas exclusivas desenvolvidas - conjunto de vedao universal (CVU) e casing patch.

2.1- CABEA DE POO

Figura 5: Cabea de poo.2.2- RVORE DE NATAL MOLHADAQuanto ao servio:rvore de natal molhada de produo;rvore de natal molhada de injeo;

Quanto configurao:rvore de natal vertical ou convencional;rvore de natal horizontal.

2.2- RVORE DE NATAL MOLHADA

Vlvula mestra de produo (master) M1;Vlvula lateral de produo (wing) W1;Vlvula mestra do anular M2;Vlvula lateral de acesso ao anular W2;Vlvula de interligao da linha de produo com o anular (crossover) CO;Vlvula de pistoneio da produo (swab) S1;Vlvula de pistoneio do anular (master) S2;Figura 6: Diagrama genrico de uma rvore de natal.2.2- RVORE DE NATAL MOLHADA a mais conhecida e aplicada.Componentes:base adaptadora de produo (BAP)tubing hanger (TH)mdulo de conexo vertical (MCV)rvore de natal propriamente dita capa da rvore de natal - tree cap

2.2.1- RVORE DE NATAL MOLHADA VERTICAL

Figura 7: rvore de natal molhada convencional.2.2- RVORE DE NATAL MOLHADAConcebida inicialmente para utilizao pioneira em poos submarinos equipados com o mtodo de bombeamento centrfugo submerso (BCS), uma vez que tal aplicao demanda intervenes frequentes no poo. 2.2.2- RVORE DE NATAL MOLHADA HORIZONTAL

Figura 8: Parte inferior da rvore de natal molhada horizontal.2.2- RVORE DE NATAL MOLHADADiferenas entre AN vertical e horizontal:Eliminao da base adaptadora de produo;Eliminao da utilizao de riser dual-bore nas operaes de instalao e workover;Permite a completao do tipo large bore no suspensor de coluna de produo;A rvore de natal molhada horizontal pode fazer uso da capa de rvore de natal (tree cap) interna e externa. 2.2.2- RVORE DE NATAL MOLHADA HORIZONTAL2.3- BLOW-OUT PREVENTER(BOP)Principais funes:Isolar o ambiente do poo do ambiente do mar;Possibilitar desconexo sob controle e com segurana da coluna de risers;Possibilitar a circulao atravs das sadas laterais e o retorno do fluido de perfurao ou completao;Permitir o controle do poo quando ocorrer perda da primeira barreira de segurana fechando-o com ou sem coluna em seu interior;Viabilizar a execuo de diversos tipos de operaes e testes;

Figura 9: Diagrama do blow-out preventer (BOP).2.4- DUTOS SUBMARINOS-Movimentao dos fluidos produzidos e injetado em um campo de petrleo.

Classificaes:Quanto sua estrutura:Dutos rgidos;Dutos flexveis.

Quanto sua funo:Escoamento;Umbilical;Misto.

Quanto configurao:Riser;Flowline.

Figura 10: Dutos submarinos2.4- DUTOS SUBMARINOSTubos de aos com ou sem revestimentos2.3.1- DUTOS RGIDOS

Figura 11: Duto rgido com revestimento.2.4- DUTOS SUBMARINOSDiversas camadas com diferentes finalidades;Relativamente flexveis - a cada 30 metros de comprimento consegue-se uma envergadura de 1 radiano.2.3.2- DUTOS FLEXVEIS

Figura 12: Camadas de um riser2.4- DUTOS SUBMARINOSCarcaa interna de ao intertravado:Prevenir o colapso devido a presso externa;Composto de uma fita intertravada de ao inoxBarreira de presso interna:Estanqueidade ao duto flexvel;Material utilizado: normalmente poliamida;Armaduras de presso (espiral zeta):Sustentao dos esforos radiais induzidos pela presso interna;

2.3.2- DUTOS FLEXVEIS2.4- DUTOS SUBMARINOSCamada intermediria de plstico (polmero):Diminuir a frico entre a espiral zeta e as armaduras de ao;Armaduras de trao:Suportar as cargas axiais no duto;Camada externa de plstico:Proteo contra a corroso e a abraso e unir as subcamadas das armaduras;2.3.2- DUTOS FLEXVEIS2.4- DUTOS SUBMARINOSProteo antiabrasiva:Proteger o riser no trecho de contato com o fundo do mar;2.3.2- DUTOS FLEXVEIS

Figura 13: Duto flexvel em corte.2.4- DUTOS SUBMARINOSRiser joint;Bend stiffener;Bellmouth;Vrtebras;Conectores;Colares;Flutuadores;Jumper.

2.3.3- ELEMENTOS ACESSRIOS

Figura 14: Alguns acessrios utilizados em dutos flexveis.2.4- DUTOS SUBMARINOSFuno: controle e automao do poo.

2.3.4- UMBILICAIS

Figura 15: Umbilical em corte.2.4- DUTOS SUBMARINOSSe dividem em:Hidrulicos;Eltricos de sinal;Eltricos de potncia;ticos;Injeo de produtos qumicos.

2.3.4- UMBILICAISFigura 16: Alguns tipos de umbilicais.

2.4- DUTOS SUBMARINOSDutos submarinos verticais suspensos que conduzem o fluido oriundo dos poos e/ou manifolds at a unidade estacionria de produo (UEP)2.3.5- RISERS

Figura 17: Risers submarinos de diversos tipos de plataforma.2.4- DUTOS SUBMARINOSConfiguraes: vertical, catenria e complexa (utilizao de flutuadores).

2.3.5- RISERS

Figura 18: Riser2.4- DUTOS SUBMARINOSVertical: Fora de trao no topo para evitar a flambagem;Plataformas com pouca movimentao.2.3.5- RISERS

Figura 19: Riser vertical.2.4- DUTOS SUBMARINOSCatenria:Sem fora de trao no topo;Semelhante a um fio deixado pendurado;2.3.5- RISERS

Figura 20: Riser em forma de catenria.2.4- DUTOS SUBMARINOSComplexa:Derivada da catenria;Instalao de flutuadores ou bias.

2.3.5- RISERS

Figura 21: Riser em forma complexa de duas catenrias.2.4- DUTOS SUBMARINOS2.3.5- RISERS

Figura 22: Tipos de riser em formas complexas de duas catenrias.2.5- MANIFOLDReunio em uma s linha de toda a produo oriunda de vrios poos de petrleo;Arranjo de tubulaes de coleta, injeo, teste e exportao e um conjunto de vlvulas de monitoramento, controle e interconexo;Vantagem: reduo de linhas e nmero de risers.

2.5- MANIFOLD

Figura 23: Manifold submarino.Os principais tipos de manifold so:Manifold submarino de produo MSP;Manifold submarino de injeo MSI;Manifold de interligao submarina MIS;Manifold submarino de produo e injeo MSPI.2.5- MANIFOLDA instalao depende da profundidade:At 1.000 metros de profundidade instalao por cabos

Figura 24: Mtodo de instalao de manifold por cabo.2.5- MANIFOLDA instalao depende da profundidade:At 1.000 metros de profundidade instalao por riser de perfurao:

Figura 25: Mtodo de instalao de manifold por riser de perfurao.2.5- MANIFOLDA instalao depende da profundidade:Acima de 1.000 metros de profundidade - Mtodo Sheave:

Figura 26: Mtodo Sheave de instalao de manifold.2.5- MANIFOLDA instalao depende da profundidade:Acima de 1.000 metros de profundidade - Mtodo Pndulo:

Figura 27: Mtodo pndulo de instalao de manifold.2.6- PLEMPipeline end manifold (PLEM): equipamento responsvel por interligar dutos de exportao de leo ou gs a uma monobia ou planta onshore.

Figura 28: Pipeline end manifold (PLEM).2.7- PLETPipeline end terminator (PLET): equipamento que possibilita a conexo entre os dutos rgidos e os dutos flexveis.Objetivo: minimizar os investimentos do sistema de linhas de escoamento.

Figura 29: Pipeline end terminator (PLET).2.8- ROVRemoted operated vehicle (ROV): submarino no tripulado de apoio s operaes de poos de petrleo;Classificao:ROV de observao (observation ROV);ROV de trabalho (work class);

Figura 30: Remoted operated vehicle (ROV).2.9- EQUIPAMENTOS DE ELEVAO ARTIFICIALElevao natural baixa;Necessidade de utilizar equipamentos de elevao artificial;Tcnicas de elevao:Gs lift contnuo (GLC) ou intermitente (GLI);Bombeio centrfugo submerso (BCS);Bombeio por cavidades progressivas (BCP);Entre outras tcnicas.

2.9- EQUIPAMENTOS DE ELEVAO ARTIFICIALFacilitar a elevao do fluido pela diminuio da densidade do fluido;GLC- injeo contnua de gs;GLI- injeo intermitente de gs golfadas;2.9.1-GS LIFT CONTNUO E INTERMITENTE

Figura 31: Esquema de injeo de gs lift para elevao artificial.2.9- EQUIPAMENTOS DE ELEVAO ARTIFICIAL2.9.1-GS LIFT CONTNUO E INTERMITENTE

Figura 32: Sistema de injeo de gs lift para elevao artificial.2.9- EQUIPAMENTOS DE ELEVAO ARTIFICIALMtodo em expanso;Bomba centrfuga + Motor eltrico;Vrios estgios.2.9.2- BOMBEIO CENTRFUGO SUBMERSO

Figura 33: Sistema de bombeio centrfugo submerso (BCS).2.9- EQUIPAMENTOS DE ELEVAO ARTIFICIALRepresentao de um estgio:2.9.2- BOMBEIO CENTRFUGO SUBMERSO

Figura 34: Bomba centrfuga em corte.2.9- EQUIPAMENTOS DE ELEVAO ARTIFICIALAcionado por colunas de hastes rotativas ao invs de ser acionado por motor;Baixas vazes;

2.9.2- BOMBEIO POR CAVIDADES PROGRESSIVAS

Figura 35: Sistema de bombeio por cavidades progressivas (BCP).2.9- EQUIPAMENTOS DE ELEVAO ARTIFICIAL2.9.2- BOMBEIO POR CAVIDADES PROGRESSIVAS

Figura 36: Bomba por cavidades progressivas em corte.3- NOVAS TECNOLOGIASMaximizar a produo e reduzir os custos;Retirar petrleo de lugares cada vez mais inspitos;

Algumas inovaes:S-BCSS (BCSS sobre skid);VASPS (vertical annular separation and pumping system);RWI (raw water injection).

3- NOVAS TECNOLOGIASBombeio centrfugo submerso montado sobre um skid no fundo do mar;Flexibilidade de manuteno da bomba ;Continuidade da produo durante o perodo de manuteno;

3.1- S-BCSS

Figura 37: Sistema de bombeio centrfugo submerso sobre skid.3- NOVAS TECNOLOGIASVertical annular separation and pumping systemSeparador bifsico submarino;Separao das fases (gs e lquido) sujeitas a uma fora centrfuga;

3.2- VASPS

Figura 38: Sistema de separao de fases VASPS.3- NOVAS TECNOLOGIAS3.2- VASPS

Figura 39: Diagrama esquemtico do sistema VASPS.3- NOVAS TECNOLOGIASRaw water injection;Captao e injeo de gua do mar;Viabiliza ou aumenta a injeo em plataformas com restries para instalao de equipamentos convencionais.

3.3- RWI

Figura 40: Sistema de captao e injeo de gua RWI.4- CONCLUSO5- REFERNCIAS BIBLIOGRFICASNotas de aula, prof. Vera Saboya;http://www.clickmacae.com.br/home.asphttp://artigos.netsaber.com.br/resumo_artigo_20267/artigo_sobre_rov_na_industria_do_petroleohttp://www.petroleoetc.com.br/fique-sabendo/o-que-e-bop/http://www.tnpetroleo.com.br/sala_de_aula/equipamentos-submarinoshttp://www.petroleoetc.com.br/http://dwiajengpramesti.wordpress.com/2010/05/06/rov-remotely-operated-vehicle/http://www.glossary.oilfield.slb.com/default.cfm