INSTALAÇÕES DE PRODUÇÃOINSTALAÇÕES DE PRODUÇÃO

Professora: Érika Maria Carvalho Silva Professora: Érika Maria Carvalho Silva GravinaGravina

e-mail: e-mail: erikagravina@ceunes.ufes.brerikagravina@ceunes.ufes.br

e-mail: e-mail: erikamariacs@gmail.comerikamariacs@gmail.com

Segmentos principais dos Sistemas deProdução de Petróleo no mar:

1. Tipo de plataforma ou UEP (Unidade Estacionária de Produção) escolhida para receber, processar e exportar o petróleo.

2. Dispositivos que garantem a manutenção de posição da plataforma na locação (sistemas de ancoragem ou sistemas de posicionamento dinâmico).

3. Dutos submarinos que garantem a coleta do petróleo para a plataforma e a exportação da produção de óleo e gás (dutos flexíveis e dutos de aço – risers dinâmicos e flowlines estáticas).

4. Equipamentos submarinos auxiliares (manifolds submarinos de produção/injeção, dispositivos de conexão remota, sistemas de bombeiosubmarinos, válvulas submarinas de segurança, etc.).

5. Tipos de poços adotados (arquitetura, trajetória, tipo de cabeça – seca ou molhada, etc)

Sistemas de Produção de PetróleoSistemas de Produção de Petróleo

Tipos de UnidadesTipos de Unidades• As plataformas podem ser divididas de acordo com As plataformas podem ser divididas de acordo com

o tipo de fixação no solo em:o tipo de fixação no solo em:

• Plataformas apoiadas no fundo do mar; dentro desta Plataformas apoiadas no fundo do mar; dentro desta classificação estão as plataformas fixas, como as classificação estão as plataformas fixas, como as jaquetas e as plataformas de gravidade, e as auto-jaquetas e as plataformas de gravidade, e as auto-elevatórias, como as jack ups.elevatórias, como as jack ups.

• Plataformas Flutuantes, que são as semi-Plataformas Flutuantes, que são as semi-submersíveis, navios (FPSO e FSO), plataformas de submersíveis, navios (FPSO e FSO), plataformas de pernas tracionadas (TLP), Spar Buoys. Por pernas tracionadas (TLP), Spar Buoys. Por plataforma flutuante entende-se uma estrutura plataforma flutuante entende-se uma estrutura complacente (caracterizam-se por apresentarem complacente (caracterizam-se por apresentarem grandes deslocamentos sob ação das cargas grandes deslocamentos sob ação das cargas ambientais) que é posicionada através de um ambientais) que é posicionada através de um sistema de ancoragem).sistema de ancoragem).

Tipos de UnidadesTipos de Unidades

• As plataformas podem ser de dois tipos básicos: As plataformas podem ser de dois tipos básicos: de perfuração e produção. As plataformas de de perfuração e produção. As plataformas de perfuração têm como finalidade perfurar os poços perfuração têm como finalidade perfurar os poços exploratórios e os poços produtores. As exploratórios e os poços produtores. As plataformas de produção são posicionadas nos plataformas de produção são posicionadas nos campos já descobertos e têm como finalidade campos já descobertos e têm como finalidade abrigar os equipamentos para extração de abrigar os equipamentos para extração de petróleo e separação do gás e da água que são petróleo e separação do gás e da água que são produzidos juntos com o petróleo.produzidos juntos com o petróleo.

Tipos de UnidadesTipos de Unidades

• As plataformas podem ser divididas em função da árvore As plataformas podem ser divididas em função da árvore de natal, em dois grupos:de natal, em dois grupos:

• Com árvore de natal molhada (Semi-Submersível, FPSO)Com árvore de natal molhada (Semi-Submersível, FPSO)

• Com árvore de natal seca (Plataformas fixas em aço, TLP, Com árvore de natal seca (Plataformas fixas em aço, TLP, Spar Buoy)Spar Buoy)

• Árvore de Natal – É, basicamente um equipamento de Árvore de Natal – É, basicamente um equipamento de segurança e de controle do fluxo do poço que permite o segurança e de controle do fluxo do poço que permite o fechamento do poço submarino em caso de emergência ou fechamento do poço submarino em caso de emergência ou necessidade operacional.necessidade operacional.

Evolução dos Sistemas de Produção Evolução dos Sistemas de Produção

FlutuantesFlutuantes Somente em 1947 surgiram as primeiras plataformas fixas de

aço,cravadas por estacas no leito marinho.

Os demais tipos de unidades marítimas de perfuração e produção de

petróleo surgiram posteriormente conforme a cronologia abaixo:• 1955 - Plataformas Auto-elevatórias (perfuração)• 1956 - Navios-Sonda (perfuração)• 1962 - Plataformas Semi-submersíveis (perfuração)• 1967 - Plataformas fixas modernas (perfuração e produção)• 1973 - Plataformas de Gravidade (perfuração e produção)• 1975 - Plataformas Semi-submersíveis de Produção• 1984 - “Tension Leg Plataforms” (perfuração e produção)• 1972 - Navios FPSO (produção) e FSO (armazenamento)• 1996 - Plataformas tipo SPAR

Tipo de UEPTipo de UEP

• Unidades de Produção Marítimas são Unidades de Produção Marítimas são denominadas plataformas de produção, denominadas plataformas de produção, cuja função é receber, tratar e enviar os cuja função é receber, tratar e enviar os fluidos produzidos. Existem diversos tipos fluidos produzidos. Existem diversos tipos de plataformas, descritas a seguir. de plataformas, descritas a seguir.

Plataformas FixasPlataformas Fixas

Foram as primeiras unidades utilizadas. Têm sido preferidas nos campos localizados em lâminas d´água de até 300 m. São constituídas de estruturas modulares de aço, instaladas no fundo do mar. Alem disso, são projetadas para receber todos os equipamentos de perfuração, estocagem de materiais, alojamento de pessoal, bem como todas as instalações necessárias para a produção dos poços.

Plataformas FixasPlataformas Fixas

• Caracterizam-se por estarem apoiadas diretamente no Caracterizam-se por estarem apoiadas diretamente no fundo do mar e praticamente por não apresentarem fundo do mar e praticamente por não apresentarem grandes movimentos.grandes movimentos.

• Permitem a utilização de Ávore de Natal na SuperfíciePermitem a utilização de Ávore de Natal na Superfície

(Completação Seca) bem como a perfuração e (Completação Seca) bem como a perfuração e

intervenção nos poços a partir de sondas instaladas no seu intervenção nos poços a partir de sondas instaladas no seu convês.convês.

• Primeira Plataforma Fixa: PGA-1, foi instalada em 69 SE em Primeira Plataforma Fixa: PGA-1, foi instalada em 69 SE em LDA de 26 m.LDA de 26 m.

Carregamentos AtuantesCarregamentos Atuantes

Plataformas Fixas – Campo de Produção de Plataformas Fixas – Campo de Produção de PeroáPeroá

Plataformas Auto EleváveisPlataformas Auto Eleváveis

São constituídas, basicamente de uma balsa equipada com estrutura de apoio ou pernas que, que acionadas mecânica ou hidraulicamente movimenta-se para baixo até atingirem o fundo do mar. Em seguida, inicia-se a elevação da plataforma acima do nível da água, a uma altura segura e fora da ação das ondas. São plataformas móveis, sendo transportadas por rebocadores ou com propulsão própria, destinadas à perfuração de poços exploratórios na plataforma continental, em lâminas d’ água que variam de 5 a 130 metros.

Semi-SubmersívelSemi-Submersível

Semi-SubmersívelSemi-Submersível• Este tipo de plataforma se apóia em flutuadores (pontoons), Este tipo de plataforma se apóia em flutuadores (pontoons),

cuja profundidade pode ser alterada através do bombeio de cuja profundidade pode ser alterada através do bombeio de água para o tanque de lastro. As plataformas semi-água para o tanque de lastro. As plataformas semi-submersíveis podem ser de produção e perfuração. As submersíveis podem ser de produção e perfuração. As plataformas de produção ficam fixas na locação, em torno plataformas de produção ficam fixas na locação, em torno de 20 anos. Já as plataformas semi-submersíveis de de 20 anos. Já as plataformas semi-submersíveis de perfuração ficam por um período determinado numa perfuração ficam por um período determinado numa locação e são denominadas de MODU (Mobile Offshore locação e são denominadas de MODU (Mobile Offshore Drilling Unit). Dois tipos de sistema são responsáveis pelo Drilling Unit). Dois tipos de sistema são responsáveis pelo posicionamento da unidade flutuante: sistema de posicionamento da unidade flutuante: sistema de ancoragem ( ancoragem convencional e ancoragem do tipo ancoragem ( ancoragem convencional e ancoragem do tipo taut-leg) e o sistema de posicionamento dinâmico taut-leg) e o sistema de posicionamento dinâmico (propulsores no casco acionado por computador restauram (propulsores no casco acionado por computador restauram a posição).a posição).

Semi-SubmersívelSemi-Submersível• Vantagens:Vantagens:- - Menores movimentos que um casco tipo navioMenores movimentos que um casco tipo navio

- Facilidade para mudar de locação- Facilidade para mudar de locação

- Tecnologia consolidada- Tecnologia consolidada

• Desvantagens:Desvantagens:

- Completação Molhada (árvores de natal molhada)- Completação Molhada (árvores de natal molhada)

- Muito sensível a carga do convés Muito sensível a carga do convés

- Capacidade de estocagem irrelevanteCapacidade de estocagem irrelevante

Componentes de uma plataforma Componentes de uma plataforma Semi-SubmersívelSemi-Submersível

Função dos ComponentesFunção dos Componentes

•

• Os flutuadores são responsáveis por maior parte do empuxo que garante a flutuabilidade da plataforma.•As colunas garantem a estabilidade da plataforma, ou seja, garantem que a plataforma não vai emborcar.•O convês suporta as facilidades da função da plataforma.

Semi-SubmersívelSemi-Submersível

Definições NavaisDefinições Navais

Semi-SubmersívelSemi-Submersível

Sistema de AncoragemSistema de Ancoragem

Semi-SubmersívelSemi-Submersível

Características:Características:

• Movimentos reduzidos em condições Movimentos reduzidos em condições extremas de mar na costa do Brasil:extremas de mar na costa do Brasil:

Heave (movimento vertical)Heave (movimento vertical)

Roll (translação em torno do eixo x)Roll (translação em torno do eixo x)

• Permite utilização de risers rígidos.Permite utilização de risers rígidos.

• Não possui capacidade de armazenamento Não possui capacidade de armazenamento de óleo.de óleo.

• Permite mobilidade – Mudança rápida de um Permite mobilidade – Mudança rápida de um campo para outro.campo para outro.

Semi-SubmersívelSemi-Submersível

Mono-ColunaMono-ColunaNovo conceito de casco que possibilita a utilização de risers rígidos com plataforma de armazenamento.

Pequenos movimentos (menores que de uma semisub)

Capacidade de armazenamento

Tension Leg Platform (TLP)Tension Leg Platform (TLP)

Tension Leg Platform (TLP)Tension Leg Platform (TLP)

• Sua estrutura é semelhante à da plataforma Sua estrutura é semelhante à da plataforma semi-submersível. Porém, sua ancoragem semi-submersível. Porém, sua ancoragem ao fundo do mar é diferente: as TLPs são ao fundo do mar é diferente: as TLPs são ancoradas por tendões (estruturas ancoradas por tendões (estruturas tubulares) fixos ao fundo do mar por tubulares) fixos ao fundo do mar por estacas e mantidos esticados pelo excesso estacas e mantidos esticados pelo excesso de flutuação da plataforma, o que reduz de flutuação da plataforma, o que reduz severamente o movimento de heave desta, severamente o movimento de heave desta, permitindo a completação seca. A Petrobras permitindo a completação seca. A Petrobras ainda não possui nenhuma instalada por ainda não possui nenhuma instalada por razões econômicas. As SS e FPSO têm sido razões econômicas. As SS e FPSO têm sido considerados como vai vantajosas.considerados como vai vantajosas.

Spar - BuoySpar - Buoy• O sistema Spar consiste de um O sistema Spar consiste de um

cilindro vertical de aço de cilindro vertical de aço de grande diâmetro, ancorado, grande diâmetro, ancorado, operando com um calado de operando com um calado de profundidade constante de profundidade constante de cerca de 200 metros, o que cerca de 200 metros, o que gera apenas pequenos gera apenas pequenos movimentos verticais e, movimentos verticais e, consequentimente, possibilita consequentimente, possibilita a adoção de risers rígidos a adoção de risers rígidos verticais de produção.Neste verticais de produção.Neste tipo de plataforma há tipo de plataforma há utilização de supressores de utilização de supressores de vórtices em torno do cilindro vórtices em torno do cilindro com o objetivo de inibir com o objetivo de inibir vibrações induzidas pelo vibrações induzidas pelo fenômeno de Vortex Shedding. fenômeno de Vortex Shedding.

Spar-BuoySpar-Buoy

FFloating – Sistema Flutuante do Tipo loating – Sistema Flutuante do Tipo NavioNavio

Production – Planta de Processo

Storage - Armazenamento

Offloading - Alívio

FPSOFPSO

• Os navios FPSO’s surgirem para atender os Os navios FPSO’s surgirem para atender os desafios de escoamento da produção em desafios de escoamento da produção em águas profundas. Consistem em uma águas profundas. Consistem em uma unidade estacionária de produção que utiliza unidade estacionária de produção que utiliza um navio ancorado, o qual suporta no seu um navio ancorado, o qual suporta no seu convês uma planta de processo, convês uma planta de processo, armazenamento do óleo produzido e permite armazenamento do óleo produzido e permite o escoamento da produção para outro navio, o escoamento da produção para outro navio, chamado aliviador, que periodicamente, chamado aliviador, que periodicamente, amarrado no FPSO para receber e transportar amarrado no FPSO para receber e transportar o óleo até os terminais petrolíferos.o óleo até os terminais petrolíferos.

FPSOFPSO

o primeiro FPSO foi instalado pela Shell no o primeiro FPSO foi instalado pela Shell no Campo de Castellon, Espanha, em 1977, Campo de Castellon, Espanha, em 1977, utilizando-se um sistema de ancoragem utilizando-se um sistema de ancoragem chamado SALM (Single Anchor Leg Moooring) chamado SALM (Single Anchor Leg Moooring) projetado pela empresa Mônaco-SBM.projetado pela empresa Mônaco-SBM.Durante os anos 80, essa tecnologia de FPSO Durante os anos 80, essa tecnologia de FPSO ficou centrada em aplicações em águas ficou centrada em aplicações em águas calmas e profundidades moderadas, quando, calmas e profundidades moderadas, quando, então, ficou demonstrado ao mercado a então, ficou demonstrado ao mercado a segurança operacional e viabilidade segurança operacional e viabilidade econômica da mesma.econômica da mesma.

Desenvolvimento dos FPSO’sDesenvolvimento dos FPSO’s

• O desenvolvimento dos FPSO’s foi impulsionado pelo O desenvolvimento dos FPSO’s foi impulsionado pelo avanço dessa tecnologia e pela necessidade de avanço dessa tecnologia e pela necessidade de exploração, cada vez maior, de campos marginais exploração, cada vez maior, de campos marginais remotos localizados em regiões afastadas de terra, remotos localizados em regiões afastadas de terra, desprovidos de infra-estrutura de escoamento do desprovidos de infra-estrutura de escoamento do produto. Os FPSO’s não são, normalmente, projetados produto. Os FPSO’s não são, normalmente, projetados para instalação permanente, sendo, a possibilidade de para instalação permanente, sendo, a possibilidade de movimentação para outra locação ao término da movimentação para outra locação ao término da exploração de uma reserva, uma vantagem desta exploração de uma reserva, uma vantagem desta tecnologia.tecnologia.

• Assim, o casco de um FPSO pode ser projetado para, Assim, o casco de um FPSO pode ser projetado para, por exemplo, 20 anos de operação e a planta de por exemplo, 20 anos de operação e a planta de processo para o número de anos estimado para processo para o número de anos estimado para exploração de uma reserva.exploração de uma reserva.

FPSOFPSO• As unidades devem ser capazes de armazenar o óleo cru As unidades devem ser capazes de armazenar o óleo cru

estabilizado.Para produzir óleo cru estabilizado, necessita-se estabilizado.Para produzir óleo cru estabilizado, necessita-se separar o óleo, o gás e a água produzida e tratar cada um deles separar o óleo, o gás e a água produzida e tratar cada um deles convenientemente, de modo a se dispor dos mesmos.convenientemente, de modo a se dispor dos mesmos.

• Assim, uma planta de processo se faz necessária. Para uma Assim, uma planta de processo se faz necessária. Para uma planta funcionar, uma série de sistemas deverão estar planta funcionar, uma série de sistemas deverão estar disponíveis na unidade: energia elétrica, ar comprimido, água disponíveis na unidade: energia elétrica, ar comprimido, água de refrigeração, etc. As características (dimensões) de um FPSO de refrigeração, etc. As características (dimensões) de um FPSO do tipo “navio” devem ser obtidas a partir da capacidade da do tipo “navio” devem ser obtidas a partir da capacidade da planta de processo e do estudo do sistema de alívio associado, planta de processo e do estudo do sistema de alívio associado, considerando-se, também, a tecnologia de construção naval de considerando-se, também, a tecnologia de construção naval de modo a se poder usufruir das práticas dos estaleiros que modo a se poder usufruir das práticas dos estaleiros que executarão a construção ou conversão dessas unidades.executarão a construção ou conversão dessas unidades.

• Normalmente, a área de convés disponível para instalação da Normalmente, a área de convés disponível para instalação da planta de processo, na ordem de 70% da área total de convés, planta de processo, na ordem de 70% da área total de convés, é suficiente. . Normalmente, a vida à fadiga exigida é múltipla é suficiente. . Normalmente, a vida à fadiga exigida é múltipla da vida da unidade. Por exemplo: para uma unidade projetada da vida da unidade. Por exemplo: para uma unidade projetada para 20 anos de operação, normalmente se exige uma vida à para 20 anos de operação, normalmente se exige uma vida à fadiga para 60 anos. Isto acarretará uma unidade com fadiga para 60 anos. Isto acarretará uma unidade com espessuras maiores que a normalmente encontrada em navios espessuras maiores que a normalmente encontrada em navios em operação.em operação.

FPSO Unidade Estacionária FPSO Unidade Estacionária

AncoradaAncorada • Desafio: Reduzir os movimentosDesafio: Reduzir os movimentos

• Soluções para Ancoragem:Soluções para Ancoragem:

Ponto Único DistribuídaPonto Único Distribuída

(Single Point Mooring) (Spread Mooring)(Single Point Mooring) (Spread Mooring)

FPSOFPSO

Sistemas de ProduçãoSistemas de Produção

• Movimentos da Unidade FlutuanteMovimentos da Unidade Flutuante

Campo da PetrobrasCampo da Petrobras

N

Navio Aliviador

LD

A U

EP

1.3

43m

Ancoragem

para Sistema de Escoamento e Tratamento de Gás SulCapixabaL

DA

de

1.2

40

a 1

.35

0m

Linhas de poços produtoresLinhas de poços injetoresGasoduto flexível

Linhas de poços produtoresLinhas de poços injetoresGasoduto flexível

FPSO P-57 FPSO P-57

Poços:. 15 produtores. 7 injetores

Poços:. 15 produtores. 7 injetores

Vantagens da Utilização de FPSOsVantagens da Utilização de FPSOs

• Ideal para regiões sem Infra-estrutura Ideal para regiões sem Infra-estrutura (oleoduto).(oleoduto).

• Grande área de convês e capacidade Grande área de convês e capacidade para receber peso.para receber peso.

• Custo pouco sensível ao aumento da Custo pouco sensível ao aumento da LDALDA

• Fácil de ser removido e reutilizado.Fácil de ser removido e reutilizado.

• Cronograma reduzido para Cronograma reduzido para conversão.conversão.

Transferência do ÓleoTransferência do Óleo• A transferência do óleo produzido por uma UEP depende do tipo de A transferência do óleo produzido por uma UEP depende do tipo de

unidade.unidade.

• Para as UEPs sem armazenamento do óleo produzido (SS, TLP, etc), a Para as UEPs sem armazenamento do óleo produzido (SS, TLP, etc), a produção tem que ser continuamente escoada, seja por um oleoduto produção tem que ser continuamente escoada, seja por um oleoduto seja para um terminal Oceânico (TO).As UEPs com armazenamento, seja para um terminal Oceânico (TO).As UEPs com armazenamento, por sua vez, são seu próprio TO.por sua vez, são seu próprio TO.

• A transferência por oleoduto tem o menor custo operacional porém A transferência por oleoduto tem o menor custo operacional porém maior investimento inicial e menor flexibilidade operacional, pois maior investimento inicial e menor flexibilidade operacional, pois uma vez fixado seu diâmetro, a vazão máxima de escoamento uma vez fixado seu diâmetro, a vazão máxima de escoamento também está determinada e o ponto de entrega do óleo em terra é também está determinada e o ponto de entrega do óleo em terra é fixo.fixo.

• A transferência por navio aliviador tem menor investimento inicial A transferência por navio aliviador tem menor investimento inicial porém maior custo operacional. A flexibilidade operacional também é porém maior custo operacional. A flexibilidade operacional também é maior, pois podemos aumentar a frequência de alívio ou o tamanho maior, pois podemos aumentar a frequência de alívio ou o tamanho do aliviador e também entregar o óleo em qualquer terminal do aliviador e também entregar o óleo em qualquer terminal petrolífero no Brasil ou no exterior.petrolífero no Brasil ou no exterior.

Sistemas de Escoamento da ProduçãoSistemas de Escoamento da Produção

Escoamento do Óleo:Escoamento do Óleo:

• OleodutoOleoduto

-Trecho riser;-Trecho riser;

-impacto no layout submarino devido ao duto.-impacto no layout submarino devido ao duto.

-Disponibilidade de meios de instalação para o período -Disponibilidade de meios de instalação para o período necessário.necessário.

• BóiasBóias

• Navios aliviadores em tandem com o FPSONavios aliviadores em tandem com o FPSO

-Menor impacto no arranjo submarino.-Menor impacto no arranjo submarino.

Sistemas de Escoamento da ProduçãoSistemas de Escoamento da Produção

Sistemas de Escoamento da ProduçãoSistemas de Escoamento da Produção

Sistemas de Escoamento da ProduçãoSistemas de Escoamento da Produção

Como escolher a melhor plataformapara o projeto?

É importante ter visão global na escolha de um certo tipo de plataforma ousistema, de forma a integrá-lo no modelo adotado para o conjunto doscampos vizinhos.

Assim, por exemplo, pode não ser adequado prescrever o uso de um naviode processo e armazenagem (FPSO) em locação próxima de onde haja umoleoduto com capacidade ociosa.

Em regiões onde não se dispõe de oleoduto o FPSO leva vantagem poisconsegue processar e estocar o óleo produzido, enquanto a SS necessita de um FSO ou uma monobóia com navio aliviador, gerando maiores custos aoprojeto.

Portanto, o julgamento caso a caso deve sempre prevalecer respeitados osrequisitos de segurança e proteção ambiental e atendidos os critérioseconômicos ótimos.

Impacto do Tipo de UEP no Layout Impacto do Tipo de UEP no Layout

SubmarinoSubmarino FPSO• Turret: pequeno impacto pois as linhas podem vir de todas as

direções (o impacto fica por conta das âncoras).• O turret tem maior limitação para o recebimento de um grande• número de risers.• Spread Mooring e DICAS: existe maior impacto no arranjo

devido ao fato da maioria das linhas entrarem pelas laterais do navio.

Semisub• Semelhante ao turret (exceto limitação devido ao número de• risers) .• No caso de não existência de oleoduto de exportação, existe

maior impacto que o turret, devido a interligação com o FSO. Estruturas fixas, TLP, SPAR, etc.• Pequeno impacto, pois as linhas podem vir de qualquer direção

e a não existência de âncoras.