equipamentos para industria do petróleo

8/19/2019 equipamentos para industria do petróleo

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1. Introdução

A busca por petróleo é uma odisseia, onde a etapa da perfuração é a responsável por abrir um canal de comunicação entre a superfície do solo e o subsolo, guardião de potenciais reservas de hidrocarbonetos. O processo de exploração e produção de

petróleo compreende as etapas da pesuisa, perfuração e produção. !a etapa da pesuisa é reali"ada a sísmica, ue consiste na primeira fase da busca por petróleo, ueaponta as regi#es de alta probabilidade de ocorr$ncia de hidrocarbonetos através de

pesuisas geológicas e geofísicas, selecionando uma região para ser perfurada. %mseguida passa&se ' etapa da perfuração ue confirma ou não a exist$ncia de petróleo.(avendo sucesso, inicia&se a terceira etapa ue consiste no desenvolvimento do poço)*chaffel, ++-.

A segunda etapa da exploração e produção de óleo e gás é a perfuração, onde sóentão será confirmada ou não a exist$ncia de petróleo. Os poços a serem inicialmente

perfurados são denominados pioneiros e t$m como obetivo sondar regi#es ainda não produtoras. /aso um poço pioneiro acuse alguma descoberta, são perfurados outros poços para demarcar os limites do campo, chamados poços de delimitação ou extensão.%sta avaliação da extensão da a"ida informa se é comercialmente viável produ"ir o

petróleo descoberto. 0odos os poços perfurados até então são classificados comoexploratórios. %ncontrando&se volume comercialmente viável, começa a fase da

produção nauele campo. *ão perfurados os poços de desenvolvimento, ue colocam ocampo em produção. 1eve ser ressaltado ue em certos casos se aproveitam os poços

pioneiros e de delimitação para produ"ir )2%03O43A*, 5667-.

%m linhas gerais, a perfuração ocorre em duas fases8 a de exploração e a de

desenvolvimento. As atividades de exploração são as ue envolvem a perfuração de um poço para locali"ar reservas de hidrocarbonetos, bem como suas dimens#es e potencial produtivo. A fase de desenvolvimento ocorre uma ve" ue as reservas dehidrocarbonetos á foram descobertas, delineadas e confirmada a viabilidade comercial.

/onsta ue o 9primeiro: poço marítimo de petróleo foi perfurado em*ummerland )/alifórnia, %;A- em 5>*, +5-. >as há registros de ue em5+=?, em visita ' cidade persa de 4a@u no >ar /áspio, >arco 2olo teria mencionadofontes abundantes de alcatrão )óleo- surgindo através de 9furos:, provavelmente poçosde petróleo. A primeira perfuração marítima 9comercial: de um poço de óleo e gás,utili"ando uma plataforma de petróleo, foi feita em 56?7 pela empresa americana err&>cBee /orporation. A então 9plataforma marítima: era uma torre de perfuraçãoinstalada sobre uma barcaça, similar ' da Cigura +.7, e a perfuração foi feita a cerca de+ m da costa e a D metros de profundidade, na costa da Eouisiana )%;A-.

A indFstria offshore mundial teve seu nascimento datado entre os anos 56G e56D na Hene"uela e Bolfo do >éxico, respectivamente. A partir de então, a exploraçãocomeçou a se expandir para o >ar do !orte e formou o primeiro pull de empresas nestasegmentação, entre elas a *hell, %xxon, 0exaco e ABI2 )Curtado, 566=-. !o 4rasil, áno final de 56D, devido 's análises geográficas, havia o conhecimento de ue o país

possuía reservas de petróleo em profundidade marítima, ainda ser uma definição precisa

dos locais. A confirmação ocorreu pela descoberta do primeiro poço offshore em 56=


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/ampos, no campo de Baroupa )3J-. O ano seguinte, também foi marcado por maisdescobertas, com o /ampo de *ão >ateus )%*-, e posteriormente no campo de ;barana)%*-, ambos na bacia de 2otiguar. A partir destas primeiras descobertas, a 2etrobras deuinício a uma série de outras. %ntretanto, tais descobrimentos não surtiram maior efeito,

pelo fato das tecnologias existentes não serem condi"entes com a realidade brasileira

)(istória, +D-.

2ara ue o 4rasil pudesse entrar nesta segmentação da indFstria do petróleo, por ter uma profundidade média de seus poços superior aos 5. metros, a necessidade dedesenvolver novas tecnologias era a Fnica opção. 1epois de tomada a decisão, a2etrobras iniciou uma traetória tecnológica original, através da proposta do sistema de

produção flutuante. 1iante da aus$ncia do conhecimento científico necessário para talempreitada, o país teve de suprir tal espaço na experi$ncia internacional, onde mesmoue de maneira ainda embrionária, á existia um Know How em tecnologia offshore)O30IK !%0O, +55-.

Luando a perfuração é reali"ada no mar, e a plataforma utili"ada é flutuante,uma série de euipamentos e procedimentos especiais devem ser adotados para manter onavio ou plataforma de perfuração em sua locação determinada e compensar osmovimentos indu"idos pela ação das ondas. A plataforma ou navio é rebocada até alocação )em caso de não possuir propulsão própria- e em lá chegando é ancorada aofundo do mar )em caso de não possuir posicionamento dinMmico-. !o meio marítimo éutili"ado um riser de perfuração, ue é um tubo condutor de grande diMmetro, paraestabelecer um meio de comunicação entre o poço e a plataforma na superfície, por onde irá circular a lama e retornar o cascalho. O riser guia a coluna de perfuração e osrevestimentos da plataforma até o poço.

As plataformas de perfuração marítima podem ser classificadas em duascategorias8 as com o 4O2 na superfície ou no fundo do mar. !a primeira categoria as

plataformas podem ser fixas, auto&elevatórias ou de pernas tencionadas )tension legs-. !a segunda categoria estão as plataformas semi&submersíveis e os navios sonda)0(O>A*, +5N 2%03O43A*, 5667-.

;ma operação de perfuração de petróleo offshore pode ser executada de váriasmaneiras. 2ara isso, diferentes tipos de plataforma de petróleo normalmente sãoutili"ados, conforme a profundidade no local, o tipo de óleo a ser extraído e algumascondiç#es prevalecentes. Os tipos mais comuns de plataformas marítimas são)0(O>A*, +5N 2%03O43A*, 5667-8

• Plataformas Fixas - A plataforma fixa é uma aueta de aço sobre a ual émontada uma superestrutura ue comporta todos os euipamentos eacomodaç#es necessárias 's atividades de perfuração, desde a própria torre de

perfuração até o heliporto. A instalação deste tipo de plataforma é feita com oseu reboue até a locação, uando são estaueadas no fundo do mar. 2ossuem avantagem de serem estáveis até sob as condiç#es mais severas de mar, á ue nãoflutuam. *ão proetadas para utili"ação em águas rasas, com limitação de

profundidade de cerca de G metros de lMmina dágua.• Plataformas Auto-elevatórias & %ste tipo de plataforma também é proetado

para operar em águas rasas. Assim como as fixas, apoiam&se no fundo do mar,


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oferecendo a vantagem da estabilidade. 2ossuem um casco )de formatogeralmente triangular ou retangular- suportado por pernas treliçadas, variando deG a D, com até 5D metros de comprimento cada. 2ara transporte da plataformaas pernas são elevadas e o conunto é rebocado até a locação determinada. %m láchegando, as pernas são abaixadas e fixadas no fundo do mar sendo o casco

posicionado na altura mais conveniente, mantendo a plataforma longe da açãodas ondas. 2ara abandono da locação as pernas da plataforma são suspensas e aunidade é rebocada para outra locação.

• Plataformas Semi-Submersíveis & !a plataforma semi&submersível asubestrutura se apoia sobre colunas e pontos submarinos )elemento estrutural deligação de colunas-. O lastro é variado de modo a posicionar o calado da unidadelonge da ação das ondas. As semi&submersíveis são plataformas ue podemoperar a maiores lMminas dágua, sendo ue a profundidade operacional serálimitada principalmente pelos euipamentos do sistema de amarração e pelosistema de risers )conduto ue liga a plataforma ao fundo do mar-.

• Plataformas de Pernas en!ionadas "ension #e$% & %ste tipo de plataforma possui estrutura similar 's semi&submersíveis, com diferença uanto ao sistemade amarração. A de pernas tencionadas é ancorada ao fundo do mar com cabostubulares tencionados. %stes cabos descem tencionados verticalmente ao fundodo mar com o obetivo de redu"ir o movimento da plataforma.

• &avios Sonda & Os navios sonda de perfuração são navios comuns adaptados)convertidos- 's atividades de perfuração. *ua principal vantagem é acapacidade de perfurar em uase ualuer lMmina dPágua. !este tipo de navio éfeita uma abertura em seu centro de gravidade sobre o ual é montada a torre de

perfuração e passam a coluna de perfuração, tubulaç#es e outros euipamentos.Ao contrário das demais plataformas possuem propulsão própria possibilitando odeslocamento até o local da perfuração.

>uitos dos acionamentos dos euipamentos de uma sonda de perfuração podemser feitos através da hidráulica e da pneumática. Os sistemas pneumáticos e hidráulicos,

por nature"a, constituem&se em uma forma de aplicação dos princípios da mecMnica dosfluidos compressíveis e incompressíveis ue embasam o desenvolvimento decomponentes e circuitos. ;ma das grandes virtudes encontradas na nature"a é o ar comprimido, o ual tra" grandes vantagens como. Cacilidade de obtenção )volumeilimitado-N não apresenta riscos de faísca em atmosfera explosivaN fácil arma"enamentoN

não contamina o ambiente )limpo e atóxico-N não necessita de linhas de retorno )escape para a atmosfera-, ao contrário de sistemas elétricos e hidráulicos. O circuito hidráulico possui um processo de instalação eficiente, atuando em locais ue exigem trabalho mais bruto e, além disso, suportam cargas extremamente pesadas. ;m sistema versátil e uefacilita a vida do homem moderno em diversas situaç#es.

O obetivo deste trabalho é estudar os sistemas hidráulicos e pneumáticosutili"ados em sondas de perfuração marítimas )offshore-, bem como, classificar eexplicar o funcionamento.


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'. Sistemas de uma sonda de perfuração

A execução da perfuração de um poço pode ser explicada através dofuncionamento de diversos sistemas ue comp#em uma sonda rotativa, ue são

)0(O>A*, +5N 4O;3BOQ!% et al., 5665-8• Sistema de Força & O sistema de força permeia todos os sistemas ue virão a

seguir, consistindo no modo como as sondas de perfuração podem transmitir energia para seus euipamentos, por via mecMnica ou diesel&elétrica. Oseuipamentos das sondas modernas são geralmente movidos a motores diesel.As sondas marítimas costumam se aproveitar da geração de gás para acionar turbinas e gerar energia para a plataforma.

• Sistema de Suspensão & O sistema de suspensão tem a função de sustentar emanobrar cargas )como a coluna de perfuração, revestimentos ou uaisuer outros euipamentos- para dentro ou fora do poço. Os componentes principaisdeste sistema são a torre ou mastro, o guincho, o bloco de coroamento e acatarina. A torre é uma estrutura ue prov$ altura vertical necessária para elevar ou abaixar a coluna de perfuração, além de sustentar polias e cabos. A coluna de

perfuração é formada por seç#es de tubos rígidos, ue necessitam de espaçovertical livre para ocupar ao serem 9içados: do poço. A movimentação pelo poçoda coluna de perfuração e demais euipamentos é reali"ada com o auxílio de umguincho, ue compreende basicamente o bloco de coroamento )polias fixas- e acatarina )polias móveis-, com a função de içar e deslocar cargas pesadas.

• Sistema (otativo & O sistema rotativo é o responsável pela rotação da coluna de perfuração, compreendendo todos os euipamentos utili"ados para girar a colunade perfuração. !a sonda convencional os principais componentes deste sistemasão a mesa rotativa, a haste uadrada )kelly- e a cabeça de ineção ) swivel -. Amesa rotativa é o euipamento ue transmite o movimento de rotação ' colunade perfuração. A haste uadrada é a parte da coluna de perfuração locali"ada nasuperfície ue transmite o torue da mesa rotativa ao resto da coluna. A cabeçade ineção é o euipamento ue sustenta o peso da coluna de perfuração e

permite seu giro, constituindo elemento de ligação entre a parte rotativa abaixoda haste uadrada e a fixa. !as sondas modernas utili"a&se o sistema 0op 1riveue dispensa a mesa rotativa e a haste uadrada. !este sistema um motor

acoplado ' catarina transmite rotação ' coluna de perfuração. /om o top drive,ganha&se mais espaço e torna&se possível perfurar o poço de tr$s em tr$s tubos aoinvés de um a um, uando se utili"ava a mesa rotativa.

• Sistema de )ir!ulação & %ste é o responsável pela circulação e tratamento defluido de perfuração na sonda. *ua função principal é remover de dentro do poçoos fragmentos de rocha )cascalhos- formados pela broca, transportando&os para asuperfície unto com a lama de perfuração, desobstruindo a passagem da broca.O cascalho ue chega ' superfície constitui importante material de pesuisa paraos geólogos, fornecendo informaç#es a respeito das formaç#es perfuradas. Os

principais componentes deste sistema são as bombas de lama, tanues de fluido

e os diversos euipamentos de controle de sólidos. %stes destinam&se a limpar para reciclagem o fluido de perfuração, além de limpá&lo de contaminantes


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previamente ao descarte ao mar )óleos, argilas, siltes, areias, pedregulhos ougases-. As bombas de lama bombeiam o fluido de perfuração para dentro do

poço. 1escendo pela coluna de perfuração, o fluido é expelido pela broca eretorna pelo anular. O sistema é fechado, uando o fluido chega ' superfície éacondicionado e tratado nos tanues de fluido. Os euipamentos de controle de

sólidos são peneiras, decantadores, desareiadores, dessiltadores,desgaseificadores e centrífugas.

• Sistema de )ontrole do Poço & %ste sistema deve ser capa" de fechar o poçoem caso de kick ou blowout . /hama&se kick um fluxo indeseável de fluidos daformação para dentro do poço, ue pode vir a se transformar numa erupção)blowout - ue é o fluxo descontrolado do poço. Os principais componentes destesistema são a 9cabeça do poço: e os preventores, ue dividem&se em gavetas e4O2. Os preventores t$m a função de fechar o espaço anular de um poço atravésde pist#es, acionados hidraulicamente em caso de kick . 1o conunto de válvulasinstaladas na cabeça do poço destaca&se a válvula do choke. Hálvula do choke éauela por onde são aliviadas as press#es de um poço fechado durante o controlede um kick . A da linha de kill é a linha de alta pressão através da ual seintrodu"em no poço as lamas de alta densidade para euilibrar a pressão dacoluna hidrostática com a do fundo do poço, após a ocorr$ncia de um kick . Adetecção de um kick durante as operaç#es de perfuração é reali"ada com oauxílio de um indicador de fluxo ou indicador de volume de lama, ue detectamum aumento do fluxo de lama ue está retornando do poço sobre auele ue estásendo circulado pela bomba. ;ma falha no sistema de controle do poço podeocasionar uma erupção.

• Sistema de *onitoramento do Poço & O sistema de monitoramento do poçoregistra e controla parMmetros ue auxiliem na análise da perfuração,

possibilitando detectar rapidamente possíveis problemas relativos ' perfuração.*ão utili"ados manRmetros para indicar as press#es de bombeio, toruímetros

para informar o torue na coluna de perfuração, tacRmetros para indicarem avelocidade da mesa rotativa e da bomba de lama, indicadores de peso e toruesobre a broca, etc. 1emais parMmetros monitorados incluem profundidade de

perfuração, taxa de penetração, velocidade de rotação, taxa de bombeamento,densidade, salinidade e temperatura da lama, conteFdo de gás na lama, conteFdode gases perigosos no ar, nível de lama e taxa de fluxo da lama.

+. Sistemas ,idruli!os e Pneumti!os

%xistem duas formas de energia para máuinas conhecidas como as mais

eficientes e compactas8 a energia hidráulica e a pneumática. *uas aplicaç#es são

inFmeras e podem variar de acordo com o tipo de trabalho ue se desea reali"ar, como8

empurrar, levantar, girar, transportar cargas, entre outras.

O sistema hidráulico consiste basicamente em gerar movimento ou força através

da pressuri"ação de um fluído, resultando no ue chamamos de força mecMnica. 0odo o


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sistema composto recebe o nome de circuito e são dispostos da seguinte maneira8 uma

bomba é utili"ada para fa"er a compressão do fluído ue será transportado através de

tubulaç#es, chegando a um cilindro onde o fluído será bombeado para movimentar um

pistão, exercendo sua força resultante. O circuito hidráulico possui um processo de

instalação eficiente, atuando em locais ue exigem trabalho mais bruto e, além disso,

suportam cargas extremamente pesadas. ;m sistema versátil e ue facilita a vida do

homem moderno em diversas situaç#es.

*emelhante ao sistema hidráulico, o pneumático se caracteri"a pela utili"ação de

gás )geralmente ar- ao invés de fluído, sendo ue neste sistema é a compressão do ar

ue fa" a força do movimento dos pist#es ou eixos. %le é puxado para dentro de um

compressor e, então, forçado através de tubulaç#es e direcionado para diferentesferramentas ue cumprirão as suas funç#es. O sistema pneumático é bastante

empregado em euipamentos de uso manual e mauinários ue reali"am movimentos

repetitivos e sua principal característica é a expulsão do ar durante o uso, não sendo

reutili"ado novamente como no caso do fluído no sistema hidráulico, ou sea, para ue

ele reali"e mais trabalho, é preciso inetar mais ar.

. Sistema de movimentação de !ar$as

A função do sistema de movimentação de cargas é permitir içar ou abaixar

colunas de perfuração e revestimento ou uais outros euipamentos de superfície, para

dentro ou fora do poço. *eus principais componentes são a torre e a subestrutura, o

conunto blocoScatarina e o guincho.

a. /uin!ho

O guincho é o euipamento da sonda responsável pela movimentação vertical

das tubulaç#es no poço. 2ara controle da velocidade de movimentação da carga existem

dois sistemas de frenagem do tambor do guincho8 o principal, por fricção, e o

secundário, hidráulico ou eletromagnético.


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Cigura 58 Buincho.

Os freios hidráulicos são máuinas hidrodinMmicas ue absorvem pot$ncia pela

conversão da energia mecMnica em calor dentro de um fluido )normalmente água-. Cicamontado no mesmo eixo onde se locali"a o tambor principal do guincho, na

extremidade oposta ' alavanca do sondador. Luando acoplado a este eixo, o elemento

rotor do freio impele a água para o elemento estator criando resist$ncia ao seu

movimento. /omo a uantidade de energia mecMnica a ser dissipada depende da

uantidade e velocidade da água dentro da carcaça do freio, um sistema de circulação de

água fresca é montado. !o exemplo da figura +, ' medida ue as cargas ficam mais

pesadas, o sondador aumenta o nível de água dentro do tanue aumentando a

assist$nciado freio hidráulico ' frenagem do tambor do guincho.

Cigura +8 Cerio (idráulico.

0. Sistema de (otação


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A rotação na broca de perfuração é fornecida pelo sistema de rotação. O sistema

usual de transmissão de rotação em sondas convencionais é reali"ado através da mesa

rotativa. 2orém existe também a opção de se perfurar com um motor de fundo colocado

logo acima da broca.

a. *otor de fundo

Luando se perfura com motor de fundo, o torue é aplicado diretamente ' broca,

sem necessidade de girar a coluna de perfuração, redu"indo o desgaste dos tubos de

perfuração e de revestimento. O motor de fundo pode ser de deslocamento positivo ou

turbina.

Cigura G8 >otor de fundo e sistema de elastRmeros.

!os motores de deslocamento positivo, o fluido de perfuração é bombeado

através de cavidades entre o rotor de aço e o estator de elastRmero, ambos helicoidais,

provocando o giro do motor, ue se acopla ' broca na sua extremidade inferior. Os

motores de deslocamento positivo convencionais t$m estatores com dois lobos para um

rotor de um lobo. Atualmente existem motores com rotores e estatores de mFltiplos

lobos, sempre o rotor com um lobo a menos ue o estator. O maior nFmero de lobos

permite a obtenção de maior pot$ncia com menores rotaç#es e maior torue.


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Cigura ?8 Hista em corte de um motor de deslocamento.

As turbinas são compostas de D a G estágios de rotores e estatores. /adaestágio consiste num conunto de aletas fixas ao eixo movido, o rotor, e outro conunto

fixado ao corpo da turbina, o estator. T medida ue o fluido de perfuração passa pelo

estator, o correspondente rotor é forçado a girar. /omo a va"ão mássica do fluido é

constante, a pot$ncia desenvolvida é função do nFmero de estágios da turbina.

Cigura D8 0urbina.

. Sistema de )ir!ulação

O sistema de circulação é o responsável pelo bombeamento do fluido de

perfuração ' pressão e va"ão adeuadas para as operaç#es de perfuração. Além disso,

nesse sistema estão os euipamentos ue promovem o tratamento do fluido de

perfuração após a saída do poço, livrando&os dos sólidos e fluidos indeseáveis.


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Cigura =8 Cluid&end de uma bomba duplex.

Cigura 78 %suema de um fluid&end de uma bomba duplex.

U 0riplex, com tr$s pist#es de simples efeito8 apenas na face anterior do pistão se

succiona e se descarrega )Cigura < e 6-.

Cigura


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Cigura 68 %suema de um fluid&end de uma bomba triplex.

As bombas triplex v$m substituindo gradativamente as duplex de mesma

pot$ncia, pois são menores, mais leves e tem custo menor, tanto de auisição como de

manutenção.

A va"ão de lama no sistema de circulação depende do nFmero de bombas em

operação )normalmente as bombas operam em paralelo-, da velocidade, diMmetro e

curso dos pist#es. O comprimento do curso e o diMmetro das hastes dos pist#es são

fixados para uma dada bomba. O diMmetro dos pist#es pode ser mudado )trocando&se os

próprios pist#es- forçando, é óbvio, ' mudança da camisa correspondente.

A va"ão de uma bomba de lama não é constante dentro de um ciclo. %la é

pulsante devido ' variação da velocidade dos pist#es8 no início do ciclo é igual a "ero,

atingindo o valor máximo próximo ' metade do curso. 2ara atenuar os efeitos danosos

das conseWentes vibraç#es na descarga da bomba, são utili"ados amortecedores de

pulsação na linha de recalue.

3. Sistema de Se$urança

O sistema de segurança do poço é constituído dos %uipamentos de *egurança

de /abeça de 2oço e de euipamentos complementares ue possibilitam o fechamento e

controle poço em caso de eventuais erupç#es ue possam ocorrer durante a perfuração.

O mais importante deles é o 4loVout 2reventer )4O2-.

a. 2lo4out Preventer "25P%


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O 4loVout 2reventer é o principal euipamento de segurança durante as perfuraç#es

de poços e é indispensável em ualuer operação. O 4O2 é basicamente um conunto de

diferentes tipos de válvulas utili"adas para selamento, monitoramento e auxílio no

controle do poço. *ão proetados para funcionarem sob grandes press#es internas,

podendo chegar até +.psi, e externas, em águas ultra&profundas. A principal função

do 4O2 é o influxo indeseado de fluido para dentro do poço, atuando como segunda

barreira de segurança. X constituído de gavetas va"adas, gaveta cisalhante, válvula

anular, linhas de cho@e e @ill e válvulas associadas. /uas finalidades principais são8

manter ligação do poço com a unidade de perfuração, conter e controlar o fluxo do

poço. O conunto permite ainda8 a passagem e movimentação das ferramentas de

perfuração, o bombeamento de fluido para o poço, movimentação da coluna com o poço

fechadoSpressuri"ado e o ancoramento e corte da coluna de perfuração.

O 4O2 consiste também de acionamento remoto e acumuladores submarinos de

modo a permitir ue as funç#es principais do 4O2 possam ser acionadas sem a

necessidade de suprimento da superfície.

As válvulas de segurança são utili"adas nos pontos de conexão com o 4O2, mantidas

automaticamente fechadas ou abertas hidraulicamente. %m caso de ueda da pressão da

linha de acionamento, estas válvulas se fecham automaticamente. As válvulasdirecionadoras para reali"ar funç#es no 4O2 são acionadas remotamente, empregando&

se comandos hidráulicos ou elétricos multiplexados. Os comandos multiplexados são

utili"ados em sondas de perfuração em lMminas dPágua profunda. % os hidráulicos em

plataformas flutuantes convencionais.


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Cigura 58 4O2.

4asicamente, as partes móveis de cada 4O2 são operadas hidraulicamente.

Atualmente, existem os seguintes tipos de controle atuando8

• 2ilotado hidráulicamente8 este sistema foi o primeiro a ser utili"ado em 4O2s

terrestres em águas não muito profundas )até 7m-. A unidade hidráulica

situada na superficie é ligada aos dois pods através de dois umbilicais

independentes. Os umbilicais possuem entre = e 7 linhas piloto de G S 5=Y,

para cada função do 4O2, e uma linha principal de suprimento de 5Y. ;mafunção é ativada do painel de controle da superfície e o sinal hidráulico é

transmitido através da linha piloto até sua válvula de controle principal no pod.

%sta válvula é conectada ao maniold, ue é alimentado tanto da superficie

uanto de acumuladores. 1esde ue a válvula de controle é ativada, abre&se o

fluxo manifold até a função deseadaN• (idráulico pilotado pré&pressuri"ado8 é similar ao pilotado hidraulicamente, mas

neste algumas linhas piloto são mantidas parcialmente pressuri"adas, o ue


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melhora o tempo de resposta. %ste sistema tem sido utili"ado em águas mais

profundas )até 5+ m- ue o anteriorN• %letro&hidráulico8 neste sistema, sinais elétricos são enviados ' superficie para o

pod, onde são convertidos em sinais hidráulicos pelas válvulas solenóides.

Assim o sistema opera semelhantemente ao hidráulico, com exceção da nature"a

do sinal da superfície.

O tempo reuerido para o 4O2 fechar depende da pressão e do volume ue o sistema do

controle hidráulico fornece ' passagem de fechamento do 4O2. A pressão da passagem

de fechamento do 4O2 é afetada pela capacidade e pot$ncia da bomba, pelo tamanho do

acumulador e pelo tamanho e comprimento da linha de controle.

Os principais componentes do sistema de controle, comuns aos uatros tipos

mencionados, são8

• 3eservatório de fluido8 contém o fluido hidráulico utili"ado para carregar os

acumuladoresN• Acumuladores8 O principal componente do sistema de controle é o banco de

acumuladores. O acumulador é um cilindro de alta pressão, contendo uma pré&

carga de nitrog$nio gasoso e fluido hidráulico, ue permanecem separados por

um diafragma de borracha. O fluido hidráulico pode ser água ou óleo hidráulico,

com aditivos anticorrosivos, ue é bombeado de um reservatório para o

acumulador até ue este atina a pressão deseada. A entrada do fluido para o

acumulador fa" com ue ocupe menor volume, aumentando sua pressão. A alta

pressão existente no acumulador fará com ue o fluido sea despeado a uma

taxa muito maior ue a conseguida por uma bomba, reali"ando o mesmo

trabalho, fechando os preventores rapidamente. O acumulador possui uma

válvula na conexão de saída, ue fecha assim ue for utili"ada toda carga de

fluido, para evitar um va"amento de gás. Os acumuladores estão situados tanto

no 4O2 submarino uanto na superfícieN• 4ombas8 as podem são de acionamento elétrico ou pneumático, sendo de

maneira geral, operadas por duas fontes independentes de energia. O conunto de

bombas hidráulicas acionadas por motor elétrico é a principal fonte de

fornecimento de fluido hidráulico pressuri"ado do sistema de controle do 4O2.

(á um outro conunto de bombas hidráulicas de acionamento pneumático, ue

proporciona um a segunda fonte de pressuri"ação do fluido hidráulico desistemas de controle do 4O2.


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Cigura 558 *istema de controle hidráulico do 4O2

Cigura 5+8 *istema de Acumuladores do 4O2.

6. Sistema de )ontrole e *onitoração

/om o progresso da perfuração offshore observou&se ue um máximo de efici$ncia e

economia seria atingido uando houvesse uma perfeita combinação entre os vários

parMmetros da perfuração. 1isto surgiu a necessidade do uso de euipamentos para o

registro e controle desses parMmetros.


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%m caso de !avios&sonda, a posição deste deve ser monitorada constantemente. *e a

unidade flutuante não estiver alinhada continuamente logo acima do poço, poderá

resultar no desgaste excessivo dos euipamentos submarinos.

a. )ompensadores de movimentoOs compensadores de movimento são euipamentos auxiliares na perfuração de

poços com unidades flutuantes, ue untamente com os tensionadores de risers

minimi"am os efeitos dos movimentos da plataforma.

;m riser marinho condu" o fluido de perfuração do fundo do oceano para a

embarcação. Junç#es flexíveis nos fundos dos tubos ascendentes permitem o

movimento lateral do navio. O movimento vertical da embarcação é permitido pela

unta desli"ante colocada na parte superior do riser marinho. O riser é fixado ao

recipiente por um sistema de tensionamento pneumático. Os reuisitos de tensão podem

ser redu"idos pela adição de seç#es de flutuação ao sistema de riser.

Cigura 5G8 0ensionadores de riser.

Os compensadores de movimentos são utili"ados na sustentação da coluna de

perfuração, mantendo constante o peso sobre a broca. /onstituem&se de sistemas

hidráulico&pneumáticos ue funcionam utili"ando grande volume de ar comprimido. A

expansão e compressão do ar com um volume adeuado fa" com ue, mesmo uando o

pistão se desloca acompanhando o movimento da plataforma, a carga suspensa

desenvolvida permaneça praticamente constante.

Os sistemas hidropneumáticos são sistemas ue possuem seu elemento de rigide"

representado por um volume de gás arma"enado em um reservatório e seu elemento de

dissipação representado por um amortecedor hidráulico. !o sistema de suspensão

hidropneumático, o fluido hidráulico é usado para transferir a carga do cilindro para o

reservatório.

Os compensadores de movimento apresentam&se de diversas formas, pode ainda ser passivo ou ativo e a sua configuração vai depender do tipo de plataforma semi&


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submersível ou navio&sonda. Beralmente, os compensadores de movimento “Heave”

combinam em ativo e passivo, esse sistema é denominado de semi&ativo. A principal

diferença entre o sistema ativo e passivo é com relação a energia absorvida.

Cigura 5?8 /ompensadores de >ovimento

7. Ferramentas de *anuseio da )oluna

As ferramentas de manuseio são utili"adas para conectar e desconectar os vários

elementos da coluna.

a. )haves Flutuantes

*ão euipamentos mantidos suspensos na plataforma através de um sistema formado

por cabos, polia e contrapeso. A chave flutuante tem a função de fornecer o torue

necessário ao aperto e desaperto das uni#es cRnicas da coluna. Beralmente as chaves

flutuantes são manuais, mas com os avanços e a necessidade de euipamentos mais

eficientes, de alta confiabilidade, de maior pot$ncia para sistemas submarinos e ue

primordialmente oferece segurança aos operadores, foram desenvolvidas chaves de


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a) b)

a) b)

acionamento hidráulico. !a figura ? são mostradas exemplos chaves manuais e

hidráulicas.

Cigura 5D8 a- /have Clutuante >anualN b- /have Clutuante (idráulica.

b. )unhas

*ão euipamentos ue mant$m a coluna de perfuração totalmente suspensa na mesa

rotativa. *ão utili"adas durante as conex#es de tubos de perfuração e comandos.

2ossuem mordentes intercambiáveis ue se adaptam e prendem ' parede dos tubos. As

cunhas por muito tempo eram de acionamento manual, mas hoe devido ' necessidade

de operaç#es mais rápidas e seguras á são encontradas principalmente no setor offshorecunhas pneumáticas.

Cigura 5=8 a- /unha >anualN b- /unha 2neumática.

18. )on!lus9es


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%m relação ' perfuração marítima podemos ver ue o tipo de euipamento a ser

utili"ado vai estar diretamente relacionado a diversos fatores como8 condiç#es do mar,

finalidade do poço e, principalmente ' relação custoSbenefício. Assim, a utili"ação desistemas hidráulicos ou pneumáticos vai depender do tipo de euipamento a ser

utili"ado e ual sistema é mais bem empregado em tal situação, sendo ue na unidade

de perfuração podem estar associados euipamentos de acionamento hidráulico tanto

uanto pneumático. 2odemos ter como exemplo o 4O2 onde as válvulas de segurança

são utili"adas nos pontos de conexão com o euipamento, mantidas automaticamente

fechadas ou abertas hidraulicamente e os tensionadores de risers ue, minimi"am os

efeitos dos movimentos da plataforma onde o riser é fixado ao recipiente por um

sistema de tensionamento pneumático.

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equipamentos para industria do petróleo

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