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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