Chapter2 - Platforms.pdf

Instalações de+produção
II+ semestre/2020 – Prof.+Silveira Victorino

! Professor:(Silveira(Victorino
! Contacto:(silveira_victorino10@hotmail.com(
! Horário:
< Terça<Feira:(16:05(as(17:35
< Quinta<feira:(13:30(as(15:55
! Bibliografia suplementar: Slides distribuídos pelo professor no final de
cada aula. É Importante realçar que este material não substitui os livros de
referência, serve apenas como um guia para facilitar o aprendizado e
aplicação das metodologias de forma concisa.
! Livros(de(Referência:
< El<reedy,(M.:(“Offshore(Structures(– Design,(Construction(and(Maintenance”(1(th
edition,(Elsevier,(2012.
< Yong B.,(Qiang B.:(“Subsea Engineering Handbook”(< 2nd(Edition < Elsevier,(2018
< Yong B.,(Qiang B.:(“Fundamentals(of Subsea Engineering”(< Elsevier,(2010
< Ehlig<Economides,(C.a(Hill,(D.(A.:(“Petroleum(Production(Systems”.(Prentice(Hall(
Petroleum(Engineering(Series,(1993.
Informações,gerais

Programa'da'cadeira
! Desenvolvimento+dos+campos+de+petrolíferos
! Layout(submarino(dos(campos(petrolíferos
! Equipamentos(submarinos
! Unidade+de+produção+offshore
! Tipos(de(plataformas
! Sistemas(de(ancoragem(de(plataformas(flutuantes
! Processamento+de+fluidos
*+Tratamento+do+óleo
! Dimensionamento(de(separadores(e(tratadores(eletrostáticos
*+Tratamento+do+gás+produzido
! Desidratação(e(adoçamento(do(gás(produzido
*+Tratamento+do+água+produzida
! Para(descarte(
! Para(injecção(no(reservatório

OBJECTIVOS
! Objectivo geral.
" Mostrar'os'principais'equipamentos'que'compõem os'sistemas'de'produção no'
seabed/topside e'do'tratamento'dos'fluidos'produzidos'.
! Objectivos específicos.
• Mostrar'os'layouts'de'diferentes'campos'e'escrever'a'funcionalidade'dos'
principais'equipamentos'dos'sistemas'de'produção de'acordo'com'o'tipo'de'
UEP'em'uso@
• Dimensionar,'calcular'e'projectar os'sistemas'de'ancoragens'das'unidades'
flutuantes@
• Descrever'o'principio'de'funcionamento'dos'equipamentos'que'compõem o'
processamento'primário,'dimensionar'separadores'e'dessalters@
• Compreender'como'um'todo'o'tratamento'das'fases'vindas'do'reservatório.

Quanto'a'profundidade'de'lâmina'd’água'as'plataformas'podem'ser'instaladas:
*"Águas"rasas"– Até"400m
*"Águas"profundas"– 400"a"1500"m
*"Águas"ultraprofundas – Acima"de"1500m
Classificação das profundidades de lâminas d’água
A crescente demanda mundial de derivados de petróleo tem estendido os
campos de extração de petróleo à regiões marítimas de lâminas d’água cada
vez mais profundas, consequentemente, apresentando condições ambientais
mais severas.
UNIDADES(DE(PRODUÇÃO(OFFSHORE

Regiões de(águas profundas e(ultraprofundas.(

As principais unidades de produção Offshore são do
tipo:
! Auto%elevatória (Jack Up) até 150m
! Fixa (Fixed Platform) até 400m
! Tension Leg Platform (TLP) até 1800m
! SPAR até 1800m
! Semi%submersível – Sem limite de lâmina d’água
! FPSO – Sem limite de lâmina d’água

Plataforma Auto+elevatória (Jack+Up)
A Balsa é equipada com pernas de
acionamento mecânico ou hidráulico e pode
ser transportado por rebocadores ou
propulsão própria. Para o seu transporte, as
pernas devem ser retiradas.
Estatisticamente são as plataformas que
sofrem maior número de acidentes, devido
as operações de abaixamento e
levantamento.

Plataforma Auto+elevatória (Jack+Up)
Características Operacionais:
/ Quando são unidades de perfuração estas
possuem baixo custo de aluguer (US$ 100
mil/dia a US$250 mil/dia)
/ Operações livre das condições marítimas
(ondas e correntezas). Utilizada completação
Seca (Árvore de Natal na superfície)
/ Quando de produção não possui capacidade
de armazenamento.

Plataforma)Fixa
Unidades que utilizam modelagem em aço
ou concreto das pernas em todo o mundo. E
possuem instalação com estacas cravadas
no solo marinho que recebem o nome de
jaqueta metálica.
Possuem a vantagem de serem estáveis
independente das condições marítimas.
Porém, como desvantagem possui alto custo
de instalação. Este tipo de unidades utiliza
completação seca e oferece pouca
possibilidade de alteração no
desenvolvimento do campo além de não
possui capacidade de armazenamento.
Plataforma fixa instalada na bacia de Campos.

a) Transporte de,pernas metâlicas para montagem. b),Plataforma,fixa instalada.
Plataforma Fixa

Plataforma)Fixa
Sequência de)instalação de)plataformas fixas.

Plataforma)Fixa

Plataforma fixa já instalada.

Plataformas flutuantes
Com a descoberta de petróleo em lâminas d’água cada vez mais profundas, foi
necessário o desenvolvimento de novas técnicas de exploração. Então
surgiram as plataformas com estruturas flutuantes minimizadas através de
sistemas de ancoragem.
! Semi/submersíveis
! FPSO5(Floating Production Storage Offloading )
! TLP5(Tension Leg Platform)5
! SPAR
! Monocolunas
UNIDADES5DE5PRODUÇÃO5OFFSHORE

Plataforma)Semi-Submersível
Características Operacionais:
/ Quando se tratar de unidade de
perfuração, o custo do aluguer é
em torno de US$1 milhão a US$ 1
milhão e 500 mil por dia.
/ Completação Molhada
/ Este tipo de unidades sofrem
movimentações devido aos efeitos
ambientais (ação das ondas,
correnteza e ventos).
/ Apresentam grande mobilidade.
/ Não possui capacidade de
armazenamento
/ Sem limite de lâmina d’água

Plataforma)Semi-Submersível
Construção e)montagem da)semi-submersível “P52”)da)Petrobras

O número de unidades flutuantes de produção tem vindo a crescer ao longo dos
anos. Em 2000 haviam 117 unidades flutuantes em operação no mundo inteiro,
este número aumentou para 119 unidades em 2005 e 250 unidades em 2010.
Das quais Sendo 155 FPSO’s, 42 semiGsubmersíveis, 22 TLP’s, 18 Spars e
mais 13 embarcações para outros fins (Oil & Gas Journal, 2010).

Offshore(Magazine,(2013

Mov.%na horizontal
Yaw:%Guinada
Sway:%Deriva
Surge:%Avanço
Mov.%na vertical
Roll:%Jogo
Heave:%Afundamento
Pitch:%Arfagem
Movimentos de%uma plataforma flutuante

Posicionamento Dinâmico (DP)
Consiste na capacidade de uma
embarcação flutuar na vizinhança de
um ponto de referência.
Esta técnica envolve a ação de
propulsores que, comandados por
um controlador, são capazes de
combater a ação das forças de
perturbação (onda, vento e corrente).
O controlador recebe os dados da
posição e dos títulos de erros dados
por um conjunto de sensores. Os
dados são filtrados e o controlador
distribui sinais de comando para os
propulsores.

Máximo offset+de+plataformas flutuantes

Plataforma FPSO
No FPSO (Floating, Production, Storage and Offloading) em seu convés, é
instalada um planta de processo para separar e tratar os fluidos produzidos pelos
poços. Depois de separado da água e do gás, o óleo é armazenado nos tanques
do próprio navio, sendo transferido para um navio aliviador de tempos em tempos.

Plataforma FPSO
Depois de separado da água e do gás, o óleo é armazenado nos tanques do
próprio navio, sendo transferido para um navio aliviador de tempos em tempos.

OBS: A ideia principal deste tipo de estruturas é garantir uma grande capacidade de
armazenamento, permitindo instalar estas unidades a grandes distâncias da costa,
onde se torna inviável a instalação de linhas de escoamento para terra.
UNIDADESDDEDPRODUÇÃODOFFSHORE
Plataforma)FPSO
Características*Operacionais:
0 Completação*molhada
0 Possui*bastante*Mobilidade
0 Sua*operação*é*dependente*das*condições*marítimas*(ondas*e*correntezas)
0 Sem*limite*de*lâmina*d’água

Plataformas TLP (Tension Leg Platform)
São unidades flutuantes que possuem
cascos semelhantes a das plataformas semi4
submersíveis, porém estas unidades são
ancoradas por tendões de aço fixados no
fundo do mar através de estacas.
A flutuabilidade faz com que os cabos
fiquem tracionados reduzindo o movimento
de “heave” da plataforma, fazendo com que
usamos completação seca neste tipo de
unidades.

Plataformas TLP (Tension Leg Platform)

Plataforma SPAR
São apoiadas sobre cilindros metálicos
ou estruturas treliçadas, similares as
semi5submersíveis e são muito utilizadas
para exploração em águas profundas
(1800m).
Possuem uma grande estabilidade (pouca
movimentação vertical). Calado em torno de
200m.
Utiliza um sistema de ancoragem
convencional, podendo utilizar completação
seca. Pode ou não possuir capacidade de
armazenamento.
Plataforma)SPAR)TRASS.)

SPAR%Buoy SPAR%Cell SPAR%Trass
Plataformas*SPAR*com*diferentes*calados

Plataforma Monocoluna
Tem desenvolvimento da petrolífera
brasileira Petrobrás e são nomeadas
desta forma por terem geometria circular.
São estruturas que permitem a instalação
dos risers em qualquer bordo da
plataforma, vantagem que facilita o
desenvolvimento do arranjo submarino.
São geralmente do tipo FPSO (Possuem
capacidade de armazenamento).

Os#principais#factores#que#influenciam#a#escolha#de#um#sistema#de#ancoragem#
devem#obedecer#as#seguintes#características:
! Tipo#de#plataforma#flutuante#a#ser#ancorada
! Geometria#da#unidade#flutuante
! Direcção e#intensidade#das#forças#ambientais#aplicadas.
NOTA:&Quanto&maior&a&intensidade&das&forças,&maior&deve&ser&o&número&de&linhas&de&ancoragem&
e/ou&resistência&das&mesmas.
UNIDADES&DE&PRODUÇÃO&OFFSHORE
Sistemas de ancoragem
Define&se como um conjunto de elementos capazes de manter uma unidade
flutuante em uma posição de equilíbrio, sem auxílio de propulsão, transferindo
esforços que agem sobre a plataforma para o solo marinho (Andrade et al.,1995).

Sistemas de)ancoragem
As#configurações#dos#sistemas#de#ancoragem#mais#utilizados#nos#sistemas#de#ancoragem#
offshore#são:#em#catenária,#Taut Leg e#vertical.
catenária
Taut(Leg

Sistemas de)ancoragem em catenária)e)Taut)Leg

Tipos&de&sistemas&de&ancoragem&
Dependendo'da'disposição'e'posicionamento'das'linhas'de'ancoragem,'os'sistemas'
podem'ser:
i. Ponto&único&(Single&Point Mooring)
ii. Distribuída&(Spread Mooring)
i. Ponto&único&(Single&Point Mooring)
Neste'sistema,'podem7se'distinguir'três'tipos'de'configuração'predominantes:
• Ancoragem'com'Turret'(interno'e'externo)
• Ancoragem'CALM'(Catenary Anchor Leg Mooring)
• Ancoragem'SALM'(Single'Anchor Leg Mooring)

i. Ancoragem,em,ponto,único
As#embarcação#das#figuras#abaixo#mostram#tipos#de#ancoragem#em#ponto#único#
com#Turret interno#e#com#Turret externo,#respectivamente:

As#embarcação#das#figuras#abaixo#também#mostram#tipos#de#ancoragem#em#
ponto#único,#CALM#por#cabo#e#por#estrutura#fixa,#respectivamente.#

As#embarcação#das#figuras#abaixo#mais#uma#vez#mostram#tipos#de#ancoragem#em#
ponto#único,#SALM#por#cabo#e#por#estrutura#fixa,#respectivamente.#

ii. Ancoragem,distribuída,(Spread Mooring)
Como$o$nome$diz,$este$tipo$utiliza$amarrações$em$ponto$pré5definidos$ao$longo$da$
unidade$de$produção.$A$figura$abaixo$abaixo,$mostra$uma$SS$com$ancoragem$
distribuida.$

Sistemas de ancoragem vertical
O tipo de ancoragem vertical é
caracterizado pela disposição das linhas
de ancoragem trabalhando como
tendões verticais constantemente
traccionados em decorrência da força de
empuxo proveniente da parte submersa
da unidade flutuante.

Compomentes de(um(sistema de(ancoragem

Âncora convencional
Instalação feita por arrasto,0com0auxilio
uma embarcação para lançar e0puxá7lo,
fazendo penentrar no0solo.0Usada para
ancoragem em catenária livre de0SS’s
e0FPSO’s
Âncora VLA (vertical load anchor)
Resiste às componentes verticais de carga.
Instalado de maneira semelhante a anterior.
Devido ao fato de apresentar resistência às
componentes verticais das cargas transmitidas da
unidade flutuante, esta âncora é dificil de ser
desinstalada quando da mudança de localização
da unidade, sendo assim este tipo de âncora mais
utilizado para ancorar unidades de produção.

Âncora de sucção
Constituído de um cilindro de grande
diâmetro, aberto no fundo e fechado no topo.
L/d na faixa de 3 a 6.
Apresenta capacidade de suportar cargas
com componentes horizontais e verticais,
tornando@se uma alternativa muito difundida
entre os sistemas de ancoragem do tipo
taut@leg. Pode@se, portanto, empregá@la na
ancoragem semi@submersíveis de produção,
FPSOs, SPAR’s e TLPs.

Estaca&torpedo
Tem uma forma tubular de
aço preenchida de concreto,
provida de aletas na parte
externa e Possui uma ponta
cônica na extremidade. A
relação L/d é na ordem de 10.
Instalação feita com uso de rebocadores para o transporte e lançamento. Utiliza ROV para o
monitoramento do processo; é baixada até certa profundidade e solta em queda livre. Ao
atingir o solo com velocidade suficiente ocorre a penetração desta estaca, finalizando o
processo de instalação. Permite aplicação da carga de ancoragem em qualquer direção,
devendo resistir à componente vertical do carregamento. Recomendado para plataformas do
tipo semiKsubmersíveis de produção e FPSOs.
UNIDADES&DE&PRODUÇÃO&OFFSHORE

Amarras&e&cabos&de&ancoragem
Amarras&são&estruturas&de&aço&que&servem&para&conectar&a&plataforma&as&âncoras,&
estas&quase&sempre&são&utilizadas&associados&a&cabos&(aço&ou&poliéster)&na&parte&
intermediária.&As&amarras&podem&ser&com&malhete&e&sem&malhetes.&

Equação da)catenária
Esforços de)tensão
Forças axiais

Considere)a)figura)como)sendo)o)lançamento)de)uma)linha)submarina)em)
catenária)livre.)Determinar as)tensões (esforços))da)linha durante o)seu
lançamento conforme os parâmetros abaixo:
Diâmetro)do)tubo:)D =)219.10)mmE)Espessura)do)tubo:)t =)12.7)mmE
Profundidade)da)instalação)(LDA):)d =)1000)mE)Tração)aplicada:)T =)300kNE
Densidade)da)água:)ρágua =)1025)kg/m3E)Densidade)do)aço:)ρaço =)7850)kg/m3E
Módulo)de)Young:)Eaço =)207x109)N/m2
Exercício

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