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CURSO SOBRE OPERAÇÕES CONJUNTAS CAPÍTULO 6: NOÇÕES FUNDAMENTAIS SOBRE LINHAS FLEXÍVEIS -VISÃO OPERAÇÕES CONJUNTAS- Instrutor: Julio E. Dutra Ribeiro E&P-SERV/US-SUB/ISBM

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Noções Sobre Linas Flexiveis K300

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Page 1: Apresentação K3000 CAP 6

CURSO SOBRE OPERAÇÕES CONJUNTAS

CAPÍTULO 6:

NOÇÕES FUNDAMENTAIS SOBRE LINHAS FLEXÍVEIS

-VISÃO OPERAÇÕES CONJUNTAS-

Instrutor: Julio E. Dutra Ribeiro

E&P-SERV/US-SUB/ISBM

Page 2: Apresentação K3000 CAP 6

NOÇÕES FUNDAMENTAIS SOBRE LINHAS FLEXÍVEIS

TEMÁRIO

1- INTRODUÇÃO E ASPECTOS FUNCIONAIS DAS LINHAS FLEXÍVEIS

2- ASPECTOS CONSTRUTIVOS DOS DUTOS FLEXÍVEIS.

3- ASPECTOS CONSTRUTIVOS DOS UMBILICAIS ELETRO-HIDRÁULICOS DE CONTROLE E INJEÇÃO QUÍMICA.

4- ACESSÓRIOS DAS LINHAS FLEXÍVEIS

5- ESFORÇOS SOLICITANTES DAS LINHAS FLEXÍVEIS

6-TESTES DE QUALIFICAÇÃO

7-TESTES HIDROSTÁTICOS

8-DEGRADAÇÃO, FALHAS E NÃO-CONFORMIDADES.PATOLOGIA DAS LINHAS FLEXÍVEIS.

Page 3: Apresentação K3000 CAP 6

INTRODUÇÃO:

Linhas Flexíveis Camadas com finalidades específicas de funcionalidade Camadas com finalidades específicas de funcionalidade

resistência.resistência. Resistência à tração,Resistência à tração,pressão interna e externa, pressões de

lançamento e capacidade de permitir grandes deslocamentos.lançamento e capacidade de permitir grandes deslocamentos.Vantagens e Benefícios

Possibilidade de recolhimento e reutilização. Pequenos raios mínimos de curvatura permitindo lançamento

com baixas tensões e boa modelagem nos arranjos submarinos. Flexibilidade intríseca:os sistemas podem ser facilmente

adaptados às mudanças de objetivos econômicos à medida que desenvolvimento do campo petrolífero progride.

Permitem acomodar excursões de grandes amplitudes das UEPs.

NOÇÕES FUNDAMENTAIS SOBRE LINHAS FLEXÍVEIS

Page 4: Apresentação K3000 CAP 6

Linha Flexíveis - Terminologia :

Dutos Flexíveis: Condução de fluidos. Construídos numa estrutura tubular

formada por múltiplas camadas de aço e polímerosuperpostas,cada qual destinada a resistir a um tipo deesforço solicitante imposto ao duto ao longo de sua vida útil.

Umbilicais Submarinos :Controle dos equipamentosubmarinos e injeção de produtos químicos e transferência de sinais elétricos ou óticos.

Construídos a partir de um conjunto de mangueiras e cabos, usados para operar remotamente os equipamentos e válvulas submarinas dos poços, monitorar os parâmetros de produção (temperatura e pressão) e injetar produtos químicos.

NOÇÕES FUNDAMENTAIS SOBRE LINHAS FLEXÍVEIS-INTRODUÇÃO-

Page 5: Apresentação K3000 CAP 6

DUTO FLEXÍVEL UMBILICAL

NOÇÕES FUNDAMENTAIS SOBRE LINHAS FLEXÍVEIS-INTRODUÇÃO-

Page 6: Apresentação K3000 CAP 6

DUTOS DE COLETA: Conectam os poços produtores submarinos às plataformas ou manifolds.

DUTOS DE INJEÇÃO DE ÁGUA ou GÁS: Conectam os poços injetores às plataformas ou manifolds.

DUTOS DE EXPORTAÇÃO: Conectam as plantas de processo das plataformas aos terminais de exportação.

Funções dos Dutos Flexíveis: - Promover a drenagem dos reservatórios e o escoamento da

produção até terminais de exportação e injetar água/gás nos reservatórios.

NOÇÕES FUNDAMENTAIS SOBRE LINHAS FLEXÍVEIS-INTRODUÇÃO-

Page 7: Apresentação K3000 CAP 6

Funções dos Umbilicais Submarinos:

Estabelecer o controle hidráulico das válvulas submarinas de bloqueio e de controle.

Transmissão de sinais de monitoração de grandezas físicas (pressão/temperatura) do fundo do poço e da cabeça do poço.

Transmissão de sinais de controle e de monitoração através de fibra-ótica.

Injeção de produtos químicos no poço ou na linha de produção.

Transmissão de energia elétrica a equipamentos submarinos de acionamento elétrico (Por exemplo BCSS).

NOÇÕES FUNDAMENTAIS SOBRE LINHAS FLEXÍVEIS-INTRODUÇÃO-

Page 8: Apresentação K3000 CAP 6

2 - CLASSIFICAÇÃO DAS LFS QUANTO ÀFUNÇÃO ESTRUTURAL

2.1 - APLICAÇÃO DINÂMICA (RISER)LF destinada a funções dinâmicas durante operação (açõesde ondas e movimentos do flutuante.

LF sujeita a cargas e deflexões cíclicas significativas durantea operação normal. A LF é dimensionada especialmente pararesistir a um grande número de ciclos de dobramento,tensões e torções.

2.2 - APLICAÇÃO ESTÁTICA ( FLOWLINE)LF sujeita exclusivamente a cargas estáticas duranteoperação normal. Deve ser capaz de resistir aos esforçosdinâmicos durante o lançamento.

NOÇÕES FUNDAMENTAIS SOBRE LINHAS FLEXÍVEIS-INTRODUÇÃO-

Page 9: Apresentação K3000 CAP 6

RISER

TDP

CONEXÃO RISER x FLOW

FLOWLINE

CONFIGURAÇÕES GEOMÉTRICAS DE RISERSFLEXÍVEIS EM UNIDADES FLUTUANTES

A) CONFIGURAÇÃO EM CATENÁRIA LIVRE:

NOÇÕES FUNDAMENTAIS SOBRE LINHAS FLEXÍVEIS-INTRODUÇÃO-

• Mais fácil instalação

• Configuração mais usada

Page 10: Apresentação K3000 CAP 6

B) CONFIGURAÇÕES COMFLUTUADORES:

-Uso de Flutuadores-Carga reduzida no suporte do rise-Permite um passeio maior da UEP-Condições dinâmicas severas-Restringe os movimentos do TDP-Dificuldade de instalação

STEEP SSTEEP S LAZY SLAZY S

STEEP WAVESTEEP WAVE LAZY WAVELAZY WAVE PLIANT WAVEPLIANT WAVE

2.3 – CONFIGURAÇÕES GEOMÉTRICAS DE RISERSFLEXÍVEIS EM UNIDADES FLUTUANTES

NOÇÕES FUNDAMENTAIS SOBRE LINHAS FLEXÍVEIS-INTRODUÇÃO-

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Page 11: Apresentação K3000 CAP 6

NOÇÕES FUNDAMENTAIS SOBRE LINHAS FLEXÍVEIS

PRIMEIRAS APLICAÇÕES HISTÓRICAS:1978 - Sistema Submarino Provisório de Garoupa-NamoradoPDA=160m - Aplicação estática

1979 - Sistema de Produção Antecipada de Enchova-LestePDA=180m - Aplicação dinâmica - PENROD 72 (SS-10)

DESAFIOS: Acordos de Cooperação Tecnológica (ACTs) comos fabricantes para superar os desafios.

Page 12: Apresentação K3000 CAP 6

– Atualmente, há cerca 4.123 km de linhas flexíveis instaladas e operando na Bacia de Campos, algumas delas com mais de 20 anos de operação, incluindo tanto os dutos de condução de fluidos quanto os umbilicais de controle, cabos elétricos e cabos de fibra ótica, distribuídos em 3.636 tramos.

NOÇÕES FUNDAMENTAIS SOBRE LINHAS FLEXÍVEIS-INTRODUÇÃO-

Page 13: Apresentação K3000 CAP 6

NOÇÕES FUNDAMENTAIS SOBRE LINHAS FLEXÍVEIS

TOTAL DE LINHAS LANÇADAS NA BC

ÓLEO RISER 235 kmFLOW 852 km

1.087 km

GÁS RISER 218 kmFLOW 905 km

1.123 km

ÁGUA RISER 64 kmFLOW 120 km

184 km

Total de Dutos Flexíveis 2.293 kmTotal de Umbilicais 1.724 kmCabos elétricos e de fibra ótica 106 km

Total Geral Linhas Flexíveis 4123 km

Page 14: Apresentação K3000 CAP 6

NOÇÕES FUNDAMENTAIS SOBRE LINHAS FLEXÍVEIS-DUTOS FLEXÍVEIS-

-DUTOS FLEXÍVEIS-

ASPECTOS CONSTRUTIVOS DOS DUTOS FLEXÍVEIS:

Page 15: Apresentação K3000 CAP 6

1 - CLASSIFICAÇÃO DAS LINHAS QUANTO A CONSTRUÇÃO

1.1 - UNBONDED PIPE ( “LINHA NÃO-COLADA” )

A construção tubular consiste de camadas poliméricas e metálicas separadas entre si, permitindo movimentos relativos entre as camadas.

NOÇÕES FUNDAMENTAIS SOBRE LINHAS FLEXÍVEIS

1.2 - BONDED PIPE ( “LINHA COLADA” )

A construção tubular no qual o reforço metálico é integrado e colado em um processo de vulcanização com materiais elastoméricos. Material têxtil é incluído na estrutura para obter reforço estrutural adicional ou separar as camadas elastoméricas.

2 - ASPECTOS CONSTRUTIVOS DOS DUTOS FLEXÍVEIS:

Page 16: Apresentação K3000 CAP 6

2 - CLASSIFICAÇÃO QUANTO À CAMADA INTERNA

2.1 - SMOOTH BORE• É uma LF que tem a camada de barreira de pressão com

primeira camada mais interna da LF. • Este tipo de construção é adotado em poços injetores de

água e aquedutos, isentos de gás.

NOÇÕES FUNDAMENTAIS SOBRE LINHAS FLEXÍVEIS

2.2 - ROUGH BORE• É uma LF que tem a camada da carcaça interna como primeira camada mais interna da LF. • Este tipo de construção é adotado em poços injetores de água, produtores de óleo, injetores de gás, oleodutos,gasodutos e aquedutos.

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NOÇÕES FUNDAMENTAIS SOBRE LINHAS FLEXÍVEIS

Page 18: Apresentação K3000 CAP 6

NOÇÕES FUNDAMENTAIS SOBRE LINHAS FLEXÍVEIS

3 - CLASSIFICAÇÃO QUANTO À CORROSIVIDADE DO FLUIDOTRANSPORTADO

3.1 – SWEET SERVICE

• Fluidos de baixa corrosividade.

3.2 – SOUR SERVICE

•Fluidos de alta corrosividade e acidez (altos teores de CO2e H2S).

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NOÇÕES FUNDAMENTAIS SOBRE LINHAS FLEXÍVEIS

Carcaça intertravada

Barreira de Pressão

Armadura de Pressão

Armaduras de Tração 1

Camada anti-atrito 1

Capa Externa

Camada anti-atrito 2

Armaduras de Tração 2

4- COMPOSIÇÃO DO DUTO FLEXÍVEL

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4.1 - CARCAÇA INTERNA DE AÇO INTERTRAVADA ou CAMADA ANTI-COLAPSO (Interlocked carcass)

• Camada estrutural intertravada, confeccionada a partir de uma fita de açoinox (AISI 304), que fica em contacto direto com o fluido conduzido.• A função primordial da carcaça interna é suportar a barreira de pressão e prevenir o colapso do tubo quando submetido a pressões aplicadas externamente. • Nos dutos mais modernos, dotados de armadura de pressão (Zeta), a resistência aos esforços radiais de lançamento é compartilhada entre a carcaça interna e a armadura de pressão.• Ângulo de assentamento geralmente próximo de 90 graus.

NOÇÕES FUNDAMENTAIS SOBRE LINHAS FLEXÍVEIS

Carcaça intertravada

Page 21: Apresentação K3000 CAP 6

4.2 - BARREIRA DE PRESSÃO (polymerpressure barrier):

Camada que garante estanqueidade ao duflexível, evitando o vazamento dos fluidoconduzidos. (Estanqueidade interna)• É feita de um tubo polimérico extrudadosobre a carcaça interna. O material mais usado é a Poliamida 11 ou Nylon-11, que garante excelente resistência aoshidrocarbonetos , gás e água em pressões elevadas e temperaturas medianas. Pode setambém feita em PVDF.• Permanece em contacto com o fluido interno• Uma das designações comerciais do Nylon11 muito utilizada nos dutos flexíveis é oRilsan P40TL (produzido pela indústria francesa francesa Atochemie).

NOÇÕES FUNDAMENTAIS SOBRE LINHAS FLEXÍVEIS

Barreira de Pressão

Page 22: Apresentação K3000 CAP 6

4.3 - ARMADURA DE PRESSÃO (pressure armouou zeta spiral layer)

• Camada estrutural de reforço introduzida nosdutos flexíveis para águas profundas com afunção de aumentar a resistência do duto àpressão interna de operação e auxiliando àcarcaça intertravada a resistir tambem às pressõesexternas (esforços radiais de lançamento, pressãohidrostática externa e efeito de estrangulamentodos arames das armaduras de tração (squeeze).•Apresenta aspecto construtivo próprio e designações proprietárias dos fabricantes, conforme o formato do perfil enrolado: C , Zeta, Teta,etc.• Mais comumente é usado o formato Z, donde é muito comumente designada por camada Zeta. O material usado é o aço carbono. Limite de escoamento do material=900 Mpa.

NOÇÕES FUNDAMENTAIS SOBRE LINHAS FLEXÍVEIS

Armadura de Pressão

Page 23: Apresentação K3000 CAP 6

4.4 - CAMADAS ANTI-DESGASTE ( anti-wear layer -só aplicável aos risers )

• Camada não-metálica cuja função é evitar a fricção e o desgaste de duas camadas metálicas devido aos movimentos do riser em operação e a pressão de contacto induzida pela pressão interna e pelo aperto induzido pelas armaduras de tração.• É feita através da extrusão de um tubo de plástico sobre a Camada de Pressão. O material usado é o polietileno.

NOÇÕES FUNDAMENTAIS SOBRE LINHAS FLEXÍVEIS

Camada anti-atrito

Page 24: Apresentação K3000 CAP 6

4.5 - ARMADURAS DE TRAÇÃO (tensile armours)

• Camada estrutural de aço carbono utilizada parasustentar totalmente ou parcialmente as cargasaxiais de tração e, cargas de pressão interna emlinhas desprovidas de Armadura de Pressão. • São feitas de duas camadas de fios chatos deaço (perfil normalmente retangular), enroladoshelicoidalmente (em cruz), com um passo grandeao longo do comprimento, de forma a se obteboa resistência a cargas de tração. O ângulo deassentamento geralmente é de 20 graus a 55graus.• O material usado é o aço carbono. Limite deescoamento do material=1260 Mpa.

NOÇÕES FUNDAMENTAIS SOBRE LINHAS FLEXÍVEIS

Armaduras de Tração

Page 25: Apresentação K3000 CAP 6

4.6 - CAMADA DE ANTI-FLAMBAGEM (holding bandage)

• Bandagem feita de tecido polimérico de alta resistência à tração (Kevlar) ou fita de fibra reforçada, enrolada sobre a armadura de tração externa.• A fita confere à estrutura uma mínima resistência à compressão que evita aflambagem dos arames e desarranjo das armaduras (“gaiola de passarinho” oubirdcaging), principalmente na ocorrência de descompressão súbita ou do efeito de fundo negativo.

NOÇÕES FUNDAMENTAIS SOBRE LINHAS FLEXÍVEIS

Page 26: Apresentação K3000 CAP 6

4.7 - CAMADA OU CAPA EXTERNA (outersheath)

• Camada polimérica cujas funções principaissão proteger a estrutura contra a penetração deagentes externos (danos mecânicos e água domar), evitando a corrosão e abrasão dasarmaduras de tração. (Estanqueidade externa).• Complementarmente, formece isolamentotérmico adicional, servindo também para manteras armaduras em ordem após montadas.• É feita de um tubo plástico extrudado sobre asarmaduras. O material usado é o Nylon-11(RILSAN 400 TL) para os risers e o polietileno(PE), polietileno de alta densidade (HDPE) paraas flowlines.

NOÇÕES FUNDAMENTAIS SOBRE LINHAS FLEXÍVEIS

Capa Externa

Page 27: Apresentação K3000 CAP 6

4.8 - CAMADAS DE ISOLAMENTO TÉRMICO(thermal insulation layers)

• São camadas de material isolante adotadas emcasos especiais onde sejam especificadorequisitos especiais de isolamento (TEC = Thermaexchange coefficient). • Para atender à temperaturas mínimas de chegaddo óleo produzido à plataforma (acima da TIAC*), PETROBRAS tem requerido valores de TEC tãbaixos quanto 2 W/m°K.• Tem sido adotada um tipo de fita de materiapolimérico feito de espuma sintática, ou seja , dmaterial construído com base em micro-esferaque previnem o colapso do material em águaprofundas

* TIAC=Temperatura inicial de aparecimento dcristais de parafina.

NOÇÕES FUNDAMENTAIS SOBRE LINHAS FLEXÍVEIS

Isolamento térmico

Page 28: Apresentação K3000 CAP 6

NOÇÕES FUNDAMENTAIS SOBRE LINHAS FLEXÍVEIS

4.9- PROTEÇÃO EXTERNA ANTI-ABRASIVA(outerwrap)

• É uma camada exterior de materimetálico aplicada em casos especiaisobre a capa externa e em regiões ondelinha esteja sujeita a abrasão. • Este tipo de prática está em desusPara proteção da capa externa em locaonde haja abrasividade, tem sido usadocolares de poliuretano fixado sobre capa externa.

Outerwrap

Page 29: Apresentação K3000 CAP 6

FABRICAÇÃO DE DUTOS FLEXÍVEIS

Enrolamento do Isolamento

Conformacao e espiralacao da Carcaça

Extrusao da Barreira de Pressao

Espiralagem da Armadura de Pressão

Enrolamento dasFitasAnti-Fricção

Espiralagem das Armaduras de Tração Extrusao Capa

Externa

NOÇÕES FUNDAMENTAIS SOBRE LINHAS FLEXÍVEIS

Page 30: Apresentação K3000 CAP 6

NOÇÕES FUNDAMENTAIS SOBRE LINHAS FLEXÍVEIS

Page 31: Apresentação K3000 CAP 6

NOÇÕES FUNDAMENTAIS SOBRE LINHAS FLEXÍVEIS

BOBINAS PADRONIZADAS 78 x 44 x 50 cap 170 ton: padrão BRReforçada: cap 200 ton86 x 44 x 50 cap 250 ton – hoje em dia mais utilizada no processo de fabricação das linhas

Page 32: Apresentação K3000 CAP 6

NOÇÕES FUNDAMENTAIS SOBRE LINHAS FLEXÍVEIS

3- ASPECTOS CONSTRUTIVOS DOS UMBILICAIS SUBMARINOS

• É um agrupamento de mangueiras hidráulicas, cabos elétricos, fibras óticas ou ainda combinação destes entre si, podendo ser armados ou não e com cobertura polimérica.

• Tem como finalidade interligar sistemas de controle entre; poços ou manifolds de produção e injeção, e plataformas de produção, etc. O umbilical permite grandes deflexões sem um aumento significativo na rigidez ao dobramento.

Page 33: Apresentação K3000 CAP 6

1 - CLASSIFICAÇÃO DOS US QUANTO A CONCEPÇÃO

1.1 - FLAT PACK

1.2 - CIRCULAR COM ARMADURAS

1.3 - CIRCULAR COM TUBOS DE AÇO

NOÇÕES FUNDAMENTAIS SOBRE LINHAS FLEXÍVEIS

Page 34: Apresentação K3000 CAP 6

2 - CLASSIFICAÇÃO DOS US QUANTO A APLICAÇÃO

2.1- UMBILICAL HIDRÁULICO2.2- UMBILICAL ELETRO-HIDRÁULICO2.3- UMBILICAL ELÉTRICO DE CONTROLE2.4- UMBILICAL ELÉTRICO DE POTÊNCIA2.5- UMBILICAL ELÉTR0-HIDRÁULICO D

CONTROLE E INJEÇÃO QUÍMICA2.6- RISERS MULTIFUNÇÃO (ISU, IPU)

2.1

2.2 2.3

2.4

NOÇÕES FUNDAMENTAIS SOBRE LINHAS FLEXÍVEIS

Page 35: Apresentação K3000 CAP 6

NOÇÕES FUNDAMENTAIS SOBRE LINHAS FLEXÍVEIS

Configurações mais comuns

Page 36: Apresentação K3000 CAP 6

2.6- Risers multifunção:IPU - Integrated Pipe and UmbilicalISU - Integrated Service and Umbilical

NOÇÕES FUNDAMENTAIS SOBRE LINHAS FLEXÍVEIS

Page 37: Apresentação K3000 CAP 6

NOÇÕES FUNDAMENTAIS SOBRE LINHAS FLEXÍVEIS

3 - CLASSIFICAÇÃO DOS US QUANTO AO TIPO

3.1 - Aplicação Dinâmica ( Riser)

O US é exposto a cargas e deflexões cíclicas significativas durante a operação normal. O US é dimensionado especialmente para resistir a um grande número de ciclos de dobramento, tensões e torções.

3.2 - Aplicação Estática ( Flowline)

O US não é exposto a cargas e deflexões cíclicas significativas durante a operação normal.

Page 38: Apresentação K3000 CAP 6

NOÇÕES FUNDAMENTAIS SOBRE LINHAS FLEXÍVEIS

4 - COMPOSIÇÃO DOS UMBILICAIS SUBMARINOS COM MANGUEIRAS TERMOPLÁSTICAS E MANGUEIRAS RESISTENTES AO COLAPSO

Mangueiras Termoplásticas

Cabos Elétricos

Mangueiras resistentes ao colapso

Capa externa

Armadura de tração

Enchimento

Capa Interna

Armadura interna

Page 39: Apresentação K3000 CAP 6

NOÇÕES FUNDAMENTAIS SOBRE LINHAS FLEXÍVEIS

4.1 - CORPO CENTRAL

• Conjunto funcional dos USs. • É a região interna contida dentro da Camada de Armadura de Tração. Nesta região estão localizados todos os elementos funcionais do USs,isto é, mangueiras hidráulicas termoplásticas, mangueiras resistentes ao colapso, cabos elétricosenchimentos, etc.

Page 40: Apresentação K3000 CAP 6

NOÇÕES FUNDAMENTAIS SOBRE LINHAS FLEXÍVEIS

4.2 - ARMADURA DE TRAÇÃO

• Camada estrutural metálica utilizada parasustentar totalmente as cargas de tração e dapeso para estabilização.• Construção da Armadura de Tração consiste dearames metálicos enrolados helicoidalmente. Sãoduas ou mais camadas enroladas em contra-héliceaos pares.• Ângulo de assentamento geralmente de 20 grausa 55 graus.

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NOÇÕES FUNDAMENTAIS SOBRE LINHAS FLEXÍVEIS

4.3 - CAMADA EXTERNA

• Camada polimérica utilizada para proteger o US contra a penetração de agentes externos, tais como; água do mar, corrosão, abrasão, danos mecânicos, etc, e para manter a Armadura de Tração na posição depois de montada.

Page 42: Apresentação K3000 CAP 6

NOÇÕES FUNDAMENTAIS SOBRE LINHAS FLEXÍVEIS

ACESSÓRIOS DOS DUTOS FLEXÍVEIS

- Conectores e válvula de drenagem de gás

- Enrijecedores de Curvatura

- Bóias e flutuadores

- Restritores de Curvatura

- Protetores contra abrasão

- Sistemas de ancoragem

- Suportação nas UEPs

Page 43: Apresentação K3000 CAP 6

NOÇÕES FUNDAMENTAIS SOBRE LINHAS FLEXÍVEIS

CONECTORES

Page 44: Apresentação K3000 CAP 6

NOÇÕES FUNDAMENTAIS SOBRE LINHAS FLEXÍVEIS

CONECTORES

Page 45: Apresentação K3000 CAP 6

NOÇÕES FUNDAMENTAIS SOBRE LINHAS FLEXÍVEIS

Page 46: Apresentação K3000 CAP 6

NOÇÕES FUNDAMENTAIS SOBRE LINHAS FLEXÍVEIS

PORTA PARA TESTEPNEUMÁTICO

E VÁLVULA DE

DRENAGEM DE GÁS

Page 47: Apresentação K3000 CAP 6

NOÇÕES FUNDAMENTAIS SOBRE LINHAS FLEXÍVEIS

PORTA PARA TESTE PNEUMÁTICO

Page 48: Apresentação K3000 CAP 6

NOÇÕES FUNDAMENTAIS SOBRE LINHAS FLEXÍVEIS

VÁLVULA DE DRENAGEM DE GÁS

Page 49: Apresentação K3000 CAP 6

NOÇÕES FUNDAMENTAIS SOBRE LINHAS FLEXÍVEIS

ENRIJECEDORES DE CURVATURA

Page 50: Apresentação K3000 CAP 6

NOÇÕES FUNDAMENTAIS SOBRE LINHAS FLEXÍVEIS

CABEÇA DE PUXAMENTO(PULLING HEAD)

Page 51: Apresentação K3000 CAP 6

NOÇÕES FUNDAMENTAIS SOBRE LINHAS FLEXÍVEIS

BÓIAS E FLUTUADORES

Page 52: Apresentação K3000 CAP 6

NOÇÕES FUNDAMENTAIS SOBRE LINHAS FLEXÍVEIS

- RESTRITORES DE CURVATURA

Page 53: Apresentação K3000 CAP 6

NOÇÕES FUNDAMENTAIS SOBRE LINHAS FLEXÍVEIS

- PROTETORES CONTRA ABRASÃO

Marlim Field Area

P-20 Area

Typical Coral Formation

Outerwrap

Page 54: Apresentação K3000 CAP 6

NOÇÕES FUNDAMENTAIS SOBRE LINHAS FLEXÍVEIS

- SISTEMAS DE ANCORAGEM

Page 55: Apresentação K3000 CAP 6

NOÇÕES FUNDAMENTAIS SOBRE LINHAS FLEXÍVEIS

SUPORTAÇÃO NAS UEPS

Page 56: Apresentação K3000 CAP 6

NOÇÕES FUNDAMENTAIS SOBRE LINHAS FLEXÍVEIS

Interface Riser/Boca-de-Sino

Diameter of Risers Diameter of Bellmouths & I-tubes

Umbilicals (all) 18”

2 1/2” 18”

4” 18”

6” 22”

8” 26”

10” 30”

12” 30”

14,5 34”

IPU Riser (2 ½”ID+ 8x ½”) 26”

Page 57: Apresentação K3000 CAP 6

NOÇÕES FUNDAMENTAIS SOBRE LINHAS FLEXÍVEIS

I-TUBES & BELL-MOUTHS

Lifting Accessories

Bell-mouth

I-tube

Page 58: Apresentação K3000 CAP 6

NOÇÕES FUNDAMENTAIS SOBRE LINHAS FLEXÍVEIS

Page 59: Apresentação K3000 CAP 6

NOÇÕES FUNDAMENTAIS SOBRE LINHAS FLEXÍVEIS

Page 60: Apresentação K3000 CAP 6

NOÇÕES FUNDAMENTAIS SOBRE LINHAS FLEXÍVEIS

Padronização de flanges para conectores de linhas flexíveis

Flexible pipe diameter Flange Specification

2 1/2” Flange 29/16” - API Type 17SS-5000# Spec 17D Tab. 901.2 - BX-1534” Flange 41/16”- API Type 17SS-5000# Spec 17D Tab. 901.2 - BX-1556” Flange 71/16” - API Type 17SS-5000# Spec 17D Tab. 901.2 - BX-156

8” to 9” Flange 9” - API Type 17SS-5000# Spec 17D Tab. 901.2 - BX-157

9.5” to 10.5” Flange 11” - API Type 17SS-5000# Spec 17D Tab. 901.2 - BX-158

11” to 12” Flange 135/8” - API Type 6B-3000# Spec 6A Tab. 901.3 - BX-160 (instead of RX57)>12” Flange 163/4” – API Type 6B-2000# Spec 6A Tab. 901.2 - BX-161 (instead of RX65)

Umbilicals Flange 5 1/8” - API Type 6B-2000# Spec 6A Tab. 901.2 Flat face

Page 61: Apresentação K3000 CAP 6

NOÇÕES FUNDAMENTAIS SOBRE LINHAS FLEXÍVEIS

ACESSÓRIOS DOS UMBILICAIS SUBMARINOS

- Pote de Armação.Terminações padronizadas conforme API 17A e API 6A.

- Caixa de emenda;

- Conectores Elétricos;

- Enrijecedores de Curvatura;

- Restritores de Curvatura;

- Protetores contra abrasão.

Page 62: Apresentação K3000 CAP 6

NOÇÕES FUNDAMENTAIS SOBRE LINHAS FLEXÍVEIS

EMENDA EM UMBILICAL

Page 63: Apresentação K3000 CAP 6

5- ESFORÇOS SOLICITANTES DAS LINHAS FLEXÍVEIS

NOÇÕES FUNDAMENTAIS SOBRE LINHAS FLEXÍVEIS

Tração axial máxima

Pressão Interna

Tração axial mínima

Raio mínimo

Pressão externa máxima

Pressão Interna+Coluna d’água

ESFORÇOS DE OPERAÇÃO

Page 64: Apresentação K3000 CAP 6

NOÇÕES FUNDAMENTAIS SOBRE LINHAS FLEXÍVEIS

ESFORÇOS DE INSTALAÇÃO

TRAÇÃO AXIALAPERTO DOS TENSIONADORESPASSAGEM PELA RODA

TENSIONADORTENSIONADOR SAPATA DO TENSIONADORSAPATA DO TENSIONADOR

GUINCHO DE LINHASGUINCHO DE LINHAS

Page 65: Apresentação K3000 CAP 6

NOÇÕES FUNDAMENTAIS SOBRE LINHAS FLEXÍVEIS

Casos de Análise => a fim de demonstrar a performance da linha durante as fases de instalaçãoe operação

Análise estática não-linear globalAnálise dinâmica não-linear globalAnálise local de tensões.

Page 66: Apresentação K3000 CAP 6

NOÇÕES FUNDAMENTAIS SOBRE LINHAS FLEXÍVEIS

Programas para projeto de risers => Ferramentas computacionais desenvolvidas pela

PETROBRAS/CENPES são usadas para validar oprojeto, fabricação e análise de risers flexíveis.

ANFLEX – Sistema computacional para análise dinâmica e não-linear de risers e linhas de ancoragem.

FRAES – Sistema especialista para análise de estruturascompósitas de dutos flexíveis.

Page 67: Apresentação K3000 CAP 6

NOÇÕES FUNDAMENTAIS SOBRE LINHAS FLEXÍVEIS

6- TESTES DE QUALIFICAÇÃOTestes estáticos:

Teste de pressão internaTeste de pressão externa (Colapso Hidrostático)Teste de Tração axialTeste de Tração e Pressão interna combinadasTeste de compressão mecânica radial e tração combinadas

Testes dinâmicos:Teste cíclico de fadigaDIP test (Deep immersion performance tests)

Page 68: Apresentação K3000 CAP 6

NOÇÕES FUNDAMENTAIS SOBRE LINHAS FLEXÍVEIS

7- TESTES HIDROSTÁTICOS

TESTE DE QUALIFICAÇÃO

Os dutos flexíveis são submetidos ao teste de pressão interna destrutivo durante o processo de qualificação, no qual o corpo de prova épressurizado até a explosão (burst pressure), que não pode ser inferior a 2,0 x DP (DP= Design Pressure ou Pressão de Projeto).

TESTE DE FABRICAÇÃO

Após a conclusão da fabricação e instalação dos conectores, a linha étestada na fábrica à pressão de 1,5 x DP.

Page 69: Apresentação K3000 CAP 6

NOÇÕES FUNDAMENTAIS SOBRE LINHAS FLEXÍVEIS

TESTES A BORDO

Após concluída a interligação, o circuito será testado pela UEP à pressãode teste igual a TP = 1,25 x DP (TP=Test Pressure ou Pressão de Testeexceto se o circuito compreender algum elemento cuja pressão deteste própria for menor que a pressão de teste definida para a linha flexível. O teste será precedido de limpeza da linha recomendando-se lavagem com cinco vezes o volume da linha, bombeado em regimeturbulento.

Do ponto de vista da linha flexível, dois cuidados são importantes para arealização do teste hidrostático:

A) durante a realização do teste, as válvulas de drenagem de gás devem ser retiradas do conector de topo.

B) A linha deve deve ser pressurizada e despressurizada com taxas inferiores às taxas maximas recomendadas para dutos flexíveis

C) Pressurização =18 Mpa/hora (2610psi/hora) Despressurização =108 Mpa/hora (15664 psi/hora)

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NOÇÕES FUNDAMENTAIS SOBRE LINHAS FLEXÍVEIS

8- DEGRADAÇÃO, FALHAS E NÃO-CONFORMIDADES DOS DUTOS FLEXÍVEIS

O produto duto flexível, em que pese seja dimensionado para trabalhar em regimes de cargas muito severas, é um produto muito sensível à utilização inadequada. Falhas de fabricação ou má utilização podem levar a péssimos resultados com elevados prejuízos financeiros eaté mesmo a danos pessoais.

Seguiremos ilustrando com uma série de ocorrências anormais e esuas consequências:

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OCORRÊNCIA 1: PRESSÃO EXCESSIVA DO ANULAR DA CAPA EXTERNA.RESULTADO: DEFORMAÇÃO E/OU RUTURA DA CAPA EXTERNA COM INUNDAÇÃO DO ESPAÇO ANULAR E EXPOSIÇÃO DAS ARMADURAS À ÁGUA SALGADA.

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OCORRÊNCIA 2: INTERFERÊNCIA DO RISER COM OBSTÁCULOS INTERNOS ÀS BOCAS DE SINORESULTADO; ESMAGAMENTO LOCALIZADO, DESGASTE ABRASIVO E RUTURA DA CAPA EXTERNA, CULMINANDO COM CORROSÃO SEVERA E RUTURA DE ARAMES DAS ARMADURAS, PODENDO LEVAR À RUÍNA TOTAL.

OCORRÊNCIA 3: INTERFERÊNCIA COM MEMBROS SUBMERSOS DAS UEPs.RESULTADO: DESGASTE E RUTURA DA CAPA EXTERNA, COM SUBSEQUENTE CORROSÃO, ABRASÃO DOS ARAMES, E RUTURA DO RISER.

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OCORRÊNCIA 4a: DANO POR ABRASÃO COM O LEITO MARINHO.RESULTADO: DESGASTE E RUTURA DA CAPA EXTERNA,COM SUBSEQUENTE EXPOSIÇÃO, CORROSÃO E ABRASÃO DOSARAMES, E SUBSEQUENTE RUTURA DO RISER.

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OCORRÊNCIA 4b: DANO POR ABRASÃO COM O LEITO MARINHO.RESULTADO: DESGASTE E RUTURA DA CAPA EXTERNA,COM PERDA DE ESTABILIDADE DOS ARAMES DAS ARMADURASDE TRAÇÃO (FORMAÇÃO DE GAIOLA DE PASSARINHO).

OCORRÊNCIA 5: POROS E VAZIOS DEVIDO A DEFICIÊNCIA NAINJEÇÃO DE RESINA EPÓXI NA MONTAGEM DE CONECTORES.RESULTADO: ENFRAQUECIMENTO E RUTURA DO CONECTOR.

OCORRÊNCIA 6: MARCAS DE CORTE A ESTILETE SOBRE A SUPERFÍCIE DOS ARAMES DA ARMADURA EXTERNA.RESULTADO: FADIGA E RUTURA FRÁGIL PRECOCE DA ARMADURA DE TRAÇÃO.

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OCORRÊNCIA 7: FALHA DE MONTAGEM NO ANEL DE VEDAÇÃO TRASEIRO (MUITO COMUM QUANDO EM RETERMINAÇÕES FEITAS A BORDO).RESULTADO: PERDA DE ESTANQUEIDADE E INUNDAÇÃO DO ESPA-ÇO ANULAR SOB A CAPA EXTERNA, PODENDO CONDUZIR À CORROSÃO DOS ARAMES A MÉDIO OU LONGO PRAZO; IMPEDE A PRESSURIZAÇÃO DO ANULAR, COMO MEIO DE MONITORAR A INTEGRIDADE DA CAPA.

OCORRÊNCIA 8: COMPRESSÃO OU DOBRAMENTO EXCESSIVO DO DUTO.RESULTADO: DESARRANJO DAS ARMADURAS COM FORMAÇÃO DE GAIOLA DE PASSARINHO, RUTURA DA CAPA EXTERNA E EXPOSIÇÃO DAS ARMADURAS.

OCORRÊNCIA 9: FALTA DE SINCRONISMO ENTRE TENSIONADORES DURANTE LANÇAMENTO.RESULTADO: ENRUGAMENTO DA CAPA EXTERNA.

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OCORRÊNCIA 10: COLAPSO DA CAMADA INTERNA POLIMÉRICA (LINER) EM LINHAS DE GÁS.RESULTADO: USO INDEVIDO COM FLUIDOS CONTENDO GASESCOM FORMAÇÃO DE SUB-PRESSÃO NO INTERIOR DA LINHA.

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OCORRÊNCIA 11: ENRIJECEDOR DE CURVATURA SUB-DIMENSIONADO PARA OS MOVIMENTOS ANGULARES DE GRANDE AMPLITUDE DE MONOBÓIAS.RESULTADO: FADIGA NO ENRIJECEDOR DE CURVATURA DERISER DE MONOBÓIA.

OCORRÊNCIA 12: UTILIZAÇÃO INADEQUADA DE RISERS, COM PRODUTOS SUPER-AQUECIDOS (TEMPERATURAS SUPERIORES A 90 GRAUS C).RESULTADO: DEGRADAÇÃO QUÍMICA PRECOCE DA BARREIRA DE PRESSÃO DE NYLON-11 E SUA CONSEQUENTE DESTRUIÇÃO.

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