Sistemas Submarinos


Os sistemas submarinos integram
complexos arranjos constituídos por uma série de equipamentos instalados no
leito marinho, com a função de permitir e contribuir para o escoamento dos
fluidos produzidos até a Unidade Estacionária de Produção (UEP), ou até mesmo
diretamente para a costa. Além disso, esses equipamentos auxiliam no controle
da vazão, no monitoramento das pressões e temperaturas e na elevação até a
superfície.

De
forma simplificada, um sistema submarino de produção convencional consiste em
um poço submarino com árvore de natal molhada, cabeça de poço (wellhead), manifold, para coletar a produção de diferentes poços e linhas de
produção. Entretanto, dependendo da complexidade do sistema, a utilização de
separadores, compressores e bombas para alívio da produção até uma planta de
processamento na costa é possível.

Uma
das principais preocupações deve girar em torno da detecção de falhas e
diagnóstico, mitigação e reparo do sistema para que os problemas operacionais sejam
resolvidos com antecedência.

Os
principais equipamentos submarinos serão descritos a seguir.

Árvore de Natal Molhada (ANM)


A origem do nome é da década de
1930, quando moradores de províncias petrolíferas terrestres norte-americanas
associaram o equipamento coberto de neve a um pinheiro natalino. Com a
completação dos primeiros poços submarinos na década de 60, o termo ganhou o
adjetivo “molhada” ao passar a ser instalada no fundo do mar.

Dessa
forma, conectadas às colunas de produção no leito marinho, estão as Árvores de
Natal Molhadas, as quais são compostas basicamente por conectores e um conjunto
de válvulas, de atuação remota ou não, que permitem abrir, fechar e controlar a
produção ou injeção de um poço.

Elas
são fabricadas de acordo com a demanda do projeto e, por isso, possuem
especificações diferentes de pressão e temperatura, para servir diferentes
tipos de completação (single bore ou
multi bore
) e tipos de instalação (vertical ou horizontal).

Para
se ter uma ideia, o custo de uma ANM pode variar entre US$ 4 milhões e US$ 6
milhões, podendo ser instaladas a até 2.500 metros de profundidade e,
dependendo da vazão, podem bombear de 5.000 a 15.000 barris de petróleo por
dia. O peso e as dimensões dessas estruturas dependem das especificações de instalação,
que levam em conta, por exemplo, a pressão máxima de operação. Nesse caso, para
uma pressão máxima de 5.000 psi, elas
pesam cerca de 86 toneladas e medem aproximadamente 7 metros.

Cabeça de poço (wellhead)

 

A cabeça de poço é onde são ancorados
os revestimentos. Este equipamento é posicionado abaixo da árvore de natal
molhada e suas principais funções são: guiar a descida e instalação de
equipamentos, servir de balizamento (estrutura inicial de um poço), prover
vedação e sustentação para o BOP e ANM, prover vedação do anular e, como dito,
sustentar o peso dos revestimentos.

Os principais componentes da cabeça
do poço são os alojadores de condutores e da cabeça do poço (wellhead housing e conductor housing), o suspensor de revestimento (casing hanger), o suspensor de tubo (tubing hanger), selos para o anular e
bases guias temporárias e permanentes.

Linhas de produção

Elas têm a finalidade de
transportar o fluido produzido desde a cabeça do poço até a unidade
estacionária de produção (UEP) e, pela sua constituição, podem ser rígidas ou
flexíveis. As linhas flexíveis são os dutos empregados em todo o sistema
submarino de coleta e escoamento dos fluidos, podendo interligar uma unidade de
produção à outra, permitir a injeção ou descarte de fluidos em reservatórios ou
a exportação da produção para a terra. Em suas extremidades, possuem acessórios
denominados “conectores”, os quais ligam as ANM a manifolds ou risers.
Nesse caso, a parte dos dutos depositada no leito marinho é chamada flowline.

Já a parte suspensa de um duto de produção é denominada riser  Os risers interligam as linhas de produção submarinas (vindos de uma
ANM ou manifold) às plataformas.
Podem também conduzir fluidos da superfície até o leito marinho no processo de
injeção. Eles estão sujeitos à ação de ondas, correntes e movimentos da unidade
flutuante e podem ser flexíveis ou rígidos, sendo a principal característica
deste último a sua maior resistência ao colapso em águas profundas.


Manifold

Os manifolds
são conjuntos de válvulas e acessórios que permitem a manobra e junção dos
fluxos de óleo vindos de dois ou mais poços, reduzindo o número de linhas
(dutos) conectadas à plataforma, além de diminuir o seu comprimento total num
sistema de produção. Ou seja, eles reduzem a carga suportada pela plataforma
causada pelo número de risers e
promovem a interligação entre flowlines
e risers, distribuem sistemas
hidráulicos e elétricos e permitem a injeção de gás, produtos químicos e
fluidos de controle em um grupo de poços.

Tipos de manifolds

Manifold
Submarino de Produção (MSP) – O fluido dos poços é coletado e enviado para a
plataforma e ainda permite a distribuição do gas lift e o sistema de controle e aquisição de dados do sistema
submarino.

Manifold
Submarino de Injeção (MSI) – Sua função é distribuir a água de injeção para os
poços e fazer o controle e aquisição de dados do sistema.

Manifold
Submarino de Gas Lift (MSGL) –
Distribui o gas lift para os poços.

Manifold
Submarino de Produção e Injeção (MSPI) – Possui uma estrutura para coletar o
fluido produzido e outra para injetar água nos poços de injeção, compartilhando
o mesmo sistema de controle e aquisição de dados.

Então, pode-se perguntar: Por que utilizar manifolds submarinos?

E, de forma sucinta, pode-se dizer
que eles permitem:

·      
Redução dos custos com dutos e umbilicais;

·      
Redução do número de risers ligados à unidade de produção, viabilizando outras
interligações que aumentariam a produção da unidade;

·      
Antecipação da produção;

·      
Otimização do arranjo submarino, ao diminuir o
congestionamento próximo à unidade de produção e de seu sistema de ancoragem.

Por outro lado, a utilização do
mesmo acarreta algumas desvantagens, tais como:

·      
Atraso no início da produção;

·      
Desconfiança por parte das equipes de análise de
reservatório, devido ao histórico de falhas nos instrumentos de medição
residentes no manifod;

·      
Manutenção difícil, pois requer a mobilização de
recursos complexos e caros, os quais nem sempre estão disponíveis;

·      
Menor disponibilidade operacional, ao produzir
vários poços.

Lucas Goulart

Diretoria
de Projetos Portal do Petroleiro

Graduando
em Engenharia de Petróleo


Referências

Sistemas
de produção em águas profundas. Disponível em: https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/6084/6084_3.PDF

Curiosidades
sobre os equipamentos de sistemas submarinos. Disponível em: http://www.petrobras.com.br/fatos-e-dados/conheca-curiosidades-sobre-equipamentos-de-nossos-sistemas-submarinos.htm

Sistemas
submarinos de produção. Disponível em: http://monografias.poli.ufrj.br/monografias/monopoli10014158.pdf

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