Anotações de aula - Árvore de natal molhada PDF

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Anotações de aula – Sistemas Submarinos Árvore de Natal Molhada

- A ANM é um equipamento submarino composto por um conjunto de válvulas operadas remotamente por acionadores hidráulicos, sensores de pressão e de temperatura, conexões e adaptadores instalados sobre a cabeça do poço. - Tem como principal função permitir que o escoamento dos fluidos de um poço seja enviado sob controle para uma unidade estacionária de produção. - Embora seja mais complexa, conceitualmente é muito similar à árvore de natal seca utilizada em plataformas do tipo fixa. – O conjunto ANM é composto de BAP + MCV, Tubing Hanger, ANM, Tree Cap e capa de corrosão. - A ANM faz parte do sistema submarino de produção, constituindo a transição entre os dutos flexíveis ou rígidos e o poço submarino. - Através da ANM, o operador de produção, a partir da UEP, controla a produção (ou injeção) do poço, podendo abrir / fechar válvulas e obter registros de parâmetros da produção, como pressão e temperatura. - A ANM constitui um equipamento de segurança e de proteção do meio ambiente, uma vez que suas válvulas são do tipo fail-safe-close (FSC). - Fail-safe-close significa que as válvulas devem fechar em caso de perda de pressão na linha de controle. - O conjunto ANM é instalado / travado no alojador de alta pressão (housing) do SCPS (sistema de cabeça de poço submarino). - A ANM é um equipamento submarino constituído basicamente de um conjunto de válvulas gaveta atuadas hidraulicamente (uso de atuadores hidráulicos). - A atuação destas válvulas é feita através de mangueiras hidráulicas (pertencentes ao UEH) que estão interligadas a UEP (Unidade Estacionária de Produção). - A árvore de natal molhada também é conhecida pelos termos em inglês “subsea tree” ou “wet christmas tree”. - O conjunto ANM é o elemento de ligação entre o poço e os dutos submarinos.

- As válvulas da ANM são controladas individualmente através do umbilical de controle (abrir / fechar). - A potência hidráulica necessária a atuação das válvulas da ANM é fornecida pela HPU (Hydraulic Power Unit). Este equipamento está instalado na UEP e é composto por motores hidráulicos que mantém o sistema pressurizado na pressão de trabalho necessária (3.000 ou 5.000 psi). - O umbilical incorpora também cabos elétricos para monitoração do sensor de pressão e temperatura de fundo do poço (PDG) e dos sensores de temperatura e pressão da ANM (TPT e PT). – ANM controlada por meio de um umbilical de controle a partir da plataforma. A HPU fornece a energia hidráulica para abertura das válvulas submarinas. A função da MCS é permitir o alinhamento entre a HPU e as mangueiras do UEH por meio de válvulas direcionais. - Não é possível haver uma conexão hidráulica ou elétrica da UEP até as válvulas ou sensores da ANM sem emendas, ou seja, sem conectores hidráulicos e elétricos. - Esses conectores estão localizados nas seguintes interfaces: - Umbilical e a BAP (Base Adaptadora de Produção) - BAP e ANM - Tree Cap (Capa da Árvore) e ANM - ANM e o Tubing Hanger (suspensor de coluna). - Esses conectores tem que permitir a conexão submarina sem contaminação do fluido hidráulico (no caso das mangueiras hidráulicas) ou alagamento dos cabos elétricos (no caso das conexões elétricas). - Características de uma ANM que a tornam mais complexa comparada a completação seca: 1. Conectores hidráulicos; 2. Atuadores hidráulicos para efetuar a abertura de válvulas; 3. A ANM está sujeita a esforços durante a operação de instalação; 4. Funis de orientação; 5. Painéis de ROV; 6. Sistema de conexão de linhas (dutos e umbilicais); - Principais fabricantes de ANM:

1. Aker Solutions (Curitiba) 2. Cameron (Taubaté) 3. Dril Quip (Macaé) 4. FMC (Rio de Janeiro) 5. Vetco GE (Jundiaí)

Figura 1 – Fluxograma básico de uma ANM. A DHSV está instalada na coluna de produção. As válvulas S1 e S2 só são operadas durante intervenções realizadas com sonda (não são operadas pelas plataformas de produção).

Árvore de Natal Molhada – Classificação

- Quanto ao uso de mergulhadores - Quanto ao uso de cabos-guia durante a instalação - Quanto ao método de conexão de linhas - Quanto à disposição das válvulas na ANM (ANM convencional x ANM horizontal)

Quanto ao uso de mergulhadores: - DO (Diver Operated) Instalação e operação do equipamento necessitam de mergulhadores (conexões flangeadas e válvulas de acionamento local). - DA (Diver Assisted)

Instalação das linhas é feita com o auxílio de mergulhadores, mas a operação do equipamento dispensa o mergulho (conexões flangeadas e válvulas de operação remota). - DL (Diver Less) Dispensa o auxílio de mergulhadores em qualquer etapa da vida do equipamento (conexões hidráulicas e válvulas de operação remota). – ANM do tipo DO. Aplicada apenas em LDAs que permitem o apoio de mergulho saturado.

ANM Diver Assisted - A conexão das linhas à ANM é feita através de flanges rotativos. O alinhamento dos flanges é feito com auxílio de “pára-quedas” instalados nas linhas com auxílio dos mergulhadores e pau-de-carga e talha instalados na ANM. – ANM do tipo DA. Apesar da atuação remota de válvulas, este equipamento só é aplicado em LDAs que permita intervenção com mergulho saturado. – ANM do tipo DA e DL. A ANM diverless trata-se de conceito desenvolvido para permitir a exploração de petróleo em LDAs onde não é possível o mergulho saturado. Todas as conexões são realizadas por mecanismos denominados de conectores hidráulicos.

Quanto ao uso de cabos-guia durante a instalação: - GL (Guideline) As ANMs instaladas por sondas ancoradas utilizam cabos-guia para permitir seu assentamento na cabeça do poço. Os cabos-guia são previamente conectados aos postes da base guia permanente (BGP) da cabeça do poço (informação apenas). - GLL (Guideline-Less) Não utilizam cabos-guia. Adotam equipamentos que possuem funis com rasgos e chavetas – Na ANM do tipo GL a orientação dos equipamentos é realizada por meio de cabos guias que são instalados pelo interior dos cilindros ocos indicados na figura. Na ANM GLL a orientação é realizada por meio de estruturas denominadas de funis e conjunto de rasgos e chavetas.

ANM – Métodos de Conexão das Linhas Sistema de Conexão Horizontal (pull-in) - Método de conexão de linhas usado em ANMs que foram projetadas para eliminar o uso de mergulhadores. - As linhas de controle e fluxo são acopladas à ANM através de conexões horizontais, com uso de ferramenta específica para este fim, numa operação denominada pull-in das linhas (apenas informação). - As linhas são previamente lançadas e abandonadas no fundo do mar pelo PLSV (embarcação de lançamento de linhas). Um cabo de aço conectado a extremidade das linhas é transferido para a sonda de completação (apenas informação). - Com auxílio de um cabo mensageiro, o cabo de pull-in de aço é passado pelo funil da pull-in tool no moon pool da sonda. Em seguida, a pull-in tool é descida com o cabo passando por dentro do funil e é assentada na BAP (Base Adaptadora de Produção) (apenas informação). - O cabo de aço é puxado pela sonda de completação, arrastando as linhas no fundo do mar até o seu encaixe na pull-in tool. A pull-in tool, então, faz a conexão com a BAP (apenas informação). – Conexão horizontal de linhas a ANM. As linhas flexíveis são arrastadas através de um cabo de aço e ferramenta específica (pull-in assembly) que auxilia na correto posicionamento do MLF sobre a BAP.

Método Lay-Away - No método lay-away a extremidade das linhas (produção, serviço/gas lift e umbilical) é transferida do barco de lançamento (PLSV) para a sonda de completação com o uso de um cabo mensageiro. - Na sonda as linhas são conectadas diretamente à ANM, sendo testadas todas as conexões hidráulicas e elétricas antes do início da descida. - À medida que a sonda de completação desce a ANM, o navio de lançamento de linhas “paga as linhas” continuamente, de forma a manter uma catenária previamente estabelecida. - Após a conexão da ANM, o navio de lançamento prossegue o lançamento das linhas até a segunda extremidade (UEP).

– Conexão lay-way de linhas a ANM. As linhas flexíveis e UEH são conectados ao MLF a bordo do PLSV. Na sonda o MLF é conectado ao CLF da ANM. - Sequência: 1. O MLF (mandril das linhas de fluxo) é transportado para o navio de lançamento (PLSV) e os dutos e umbilical são conectados a este. 2. O MLF com os as linhas conectadas é transferido para a sonda, a qual conecta este na base de teste da ANM (dummy BAP). 3. A ANM é assentada sobre a base de teste e o conector das linhas de fluxo (CLF), parte integrante da ANM, é travado sobre o mandril das linhas de fluxo (MLF). 4. As conexões são testadas e é iniciada a descida da ANM. A desvantagem deste método é que os dois recursos (sonda e PLSV) tem que operar simultaneamente. 5. A ANM é descida ao mesmo tempo em que o navio de lançamento vai “pagando as linhas”, controlando a catenária para que as cargas fiquem dentro dos valores admissíveis. 6. A ANM é assentada e travada na BAP. Da mesma forma, o MLF assenta e trava no berço localizado na BAP. - Em intervenções, a ANM pode ser recuperada sem necessidade de retirar as linhas, que ficam apoiadas na BAP através do MLF. - O navio continua lançando os dutos até que a outra extremidade das linhas seja transferida para a UEP. -A montagem do MLF e CLF ocorre a bordo da sonda de completação e os respectivos testes de estanqueidade e elétricos são realizados na superfície (vantagem do método ). -Vantagens e Desvantagens Vantagens: As conexões das linhas e umbilical e os testes de estanqueidade e elétricos são realizados na superfície. Desvantagens: Sincronismo entre a sonda de completação e o barco de lançamento de linhas (PLSV). Não é possível instalar as linhas antes da ANM. Para retirar as linhas e umbilical é preciso desinstalar a ANM (o CLF está posicionado sobre o MLF).

Sistema de Conexão Vertical com Trenó - O trenó nada mais é do que uma base de abandono temporário. O PLSV ao conectar as linhas e UEHs no MLF, conecta este no trenó e abandona-o no leito marinho próximo a cabeça do poço. - Antes de instalar a ANM, a sonda de completação desce uma ferramenta para desconectar o MLF do trenó. Ao efetuar esta operação, a sonda movimenta-se em direção a cabeça do poço e conecta as linhas no berço da BAP. - Em seguida, a ferramenta é destravada do MLF e o mesmo permanece conectado na BAP. OBS: O trenó pode ser lançado a qualquer momento pelo PLSV. A vantagem do método é que o PLSV e a sonda não precisam operar simultaneamente, ou seja, uma embarcação não fica a espera da outra. -O PLSV abandona o trenó nas proximidades da cabeça do poço e a sonda efetua a pescaria do MLF antes de prosseguir com a instalação da ANM.

Sistema de Conexão Vertical Indireta com Trenó - Para lançamento do trenó pelo barco, não há necessidade de se ter a BAP instalada no poço. - A sonda com a coluna de drill pipes posiciona e orienta o MLF na BAP. - A conexão com trenó desacoplou os cronogramas do barco de lançamento de linhas e da sonda de completação. - A ANM só pode ser instalada após a conexão do MLF na BAP, da mesma maneira que no método lay-away. – Trenó. Este equipamento nada mais é do que uma base de abandono temporário do MLF. O Trenó é abandonado no leito marinho em operação realizada por embarcações do tipo PLSV. - No sistema de conexão com torpedo o MLF é posicionado diretamente em um berço localizado na BAP pelo próprio barco de lançamento de linhas. - Ou seja, não há a necessidade de trenó (vantagem do método). Mas, o PLSV só pode instalar o MLF após a conexão da BAP na cabeça do poço e a sonda tem que sair da locação do poço para permitir a aproximação do PLSV. - O desenvolvimento do sistema de conexão com torpedo exigiu que fosse instalado na BAP um pequeno funil guia com rasgo de orientação.

- Na base do MLF foi fixado um poste guia com pino de orientação. - Assim como nos métodos anteriores, a ANM não pode ser instalada antes da conexão do MLF na BAP. – Conexão vertical com torpedo. O PLSV instala o MLF em berço localizado na BAP, mas perceba que a sonda não está na locação durante a conexão do MLF. – Conexão vertical com torpedo. O poste guia possui um pino de orientação o qual orienta o correto posicionamento do MLF. Perceba que no berço da BAP existe um rasgo de orientação. -Conexão vertical com torpedo. As conexões entre as linhas flexíveis e o MLF são flangeadas, pois a conexão das linhas é feita na superfície a bordo do PLSV. No MLF existe uma válvula cuja função é permitir a passagem de PIG. -O Teste de instalação em fábrica. Perceba que o MLF é instalado no berço da BAP e logo em seguida a ANM é assentada sobre a BAP. Neste momento ocorre a conexão entre MLF e CLF. -o CLF acopla sobre o MLF, ou seja, só é possível desinstalar o MLF caso a ANM seja desconectada antes....