UVA Engenharia Submarina - Aulas 3 e 4

Engenharia de Petróleo e Gás - UVA

Disciplina: Engenharia Submarina

Árvore de Natal Molhada

1. Histórico

2. Definição e funções.

3. Tipos.

4. Evolução histórica.

5. O Sistema ANM.

6. ANM Horizontal.

7. Operações via UEP.

8. Controle e monitoração da ANM através da UEP.

Árvore de Natal

As origens desta denominação remontam à década de 30. Os habitantes de uma província petrolífera dos EUA, logo associaram o equipamento quando coberto de neve, com o tradicional enfeite natalino. O apelido extrapolou fronteiras e foi o sistema de produção adotado nos poços terrestres. Ao ser iniciar a exploração submarina de petróleo o equipamento recebeu ,por analogia, o apelido de Árvore de Natal Molhada.

ANC – Árvore de Natal Convencional

Árvore de Natal Molhada

A árvore de natal submarina molhada, mais conhecida como árvore de natal molhada (ANM), é um equipamento para uso submerso constituído basicamente por um Bloco principal (Corpo), Conector Hidráulico (perfil H4), um conjunto de válvulas gaveta (5”ou 4” e 2”), um conjunto de linhas de fluxo e um sistema de controle a ser interligado ao painel localizado na unidadeestacionária de produção (UEP).

Funções:• controlar o fluxo produzido ou injetado no poço;• promover barreira de segurança do poço.

Árvore de Natal Molhada - Tipos

1. Conforme uso ou não de cabos-guia.

2. Conforme a posição das válvulas.

3. Conforme instalação e conexão das linhas de fluxo.

Árvore de Natal Molhada – TiposConforme uso ou não de cabos-guia

ANM GL - GUIDE LINE (COM CABOS GUIA)• POSTES-GUIA CONEXÃO DE CABOS-GUIA E AUXÍLIO NA

ORIENTAÇÃO DA ANM, BOP E FERRAMENTAS• SONDA ANCORADA• SONDA DP (ANALISAR CADA SITUAÇÃO)• INSTALADO EM LDA (lâmina d’água) DE ATÉ 400 METROS

ANM GLL - GUIDE LINELESS (SEM CABOS GUIA)• ORIENTAÇÃO DA ANM, FERRAMENTAS NO PRÓPRIO

EQUIPAMENTO (USO DE FUNIS)• SONDA ANCORADA• SONDA DP (posicionamento dinâmico)• NÃO HÁ LIMITE DE LÂMINA D’ÁGUA

Árvore de Natal Molhada – TiposConforme uso ou não de cabos-guia

Sistema Guideline Sistema Guidelineless

Árvore de Natal Molhada – TiposConforme a posição das válvulas

• ANM Convencional (Válvulas instaladas no bloco Principal da

ANM)

• ANM Horizontal (Válvulas instaladas no bloco lateral )

ANM Convencional X ANM Horizontal

ANM Convencional ANM Horizontal

Árvore de Natal Molhada – TiposConforme instalação e conexão das

linhas de fluxo

ANM GL - GUIDE LINE (COM CABO GUIA)• GL- DO – DIVER OPERATED• GL- DA – DIVER ASSISTED• GL- DL – DIVER LESS• GL- DLL – DIVER LESS LAY AWAY

ANM GLL - GUIDE LINELESS (SEM CABO GUIA)• GLL- DLL – DIVER LESS LAY AWAY• GLL- CVI – CONEXÃO VERTICAL INDIRETA• GLL- CVD / MLF – CONEXÃO VERT. DIRETA C/ MLF• GLL- CVD / MCV – CONEXÃO VERT. DIRETA C/ MCV

Árvore de Natal Molhada

Evolução Histórica

ANM Tipo GL DO (Diver Operated)

• LDA até 200 m.• Utilizadas entre 1970 e 1980.• Operada com mergulhador.• Bloco ANM - bore de 4 pol.• Anular - acesso lateral.• Válvulas da ANM: manual e

hidráulicas.• Funções tipicamente exercidas por

mergulhador:• acionamento de válvulas manuais;• travamento/destravamento da

ANM ao poço (somente DO1);• conexões de linhas de fluxo e de

controle.

ANM Tipo GL DO (Diver Operated)Continuação

• ANM DO1 (LDA até 120 m): perfuração e completação com plataforma do tipo PA;• conector da ANM mecânico.

• ANM DO2 (LDA até 120 m): perfuração com plataforma do tipo PA e completação com SS;• conector da ANM hidráulico.

• ANM DO3 (LDA até 200 m): perfuração e completação com SS.• conector da ANM hidráulico.

ANM Tipo GL DA (Diver Assisted)

• LDA até 300 m (lâmina d’água máxima para mergulho).

• Utilizadas a partir de 1980.• O único trabalho previsto para

mergulhadores é a conexão das linhas de fluxo e controle.

• Não existem válvulas de acionamento manual.

• Inconveniente característico (assim como as ANMs DO): toda vez que for necessário retirar a ANM, se faz necessário o uso de mergulhadores para desconexão e reconexão das linhas da ANM.

ANM Tipo GL DA (Diver Assisted)Esquemático de ANM DA sem BAP

ANM Tipo GL DL (DiverLess)

• LDA até 400 metros.• Todas as conexões feitos através de

ferramentas ou conectores hidráulicos, inclusive linhas de fluxo e controle.

• Válvulas hidráulicas.• Os sistemas de conexão das linhas de

produção e controle à ANM eram de dimensões bastante elevadas e pouco operacionais. O problema mais frequente era a dificuldade de se conseguir um perfeito alinhamento das linhas de fluxo e controle com os conectores das ANMs.

• As ANMs deste tipo retiradas foram convertidas em DA.

ANM Tipo GL DLL (DiverLess LayAway)

• Estas ANMs solucionaram o maior problema das ANM’s do tipo DL, ou seja, a dificuldade de conexões das linhas de fluxo e controle àANM.

• Estas ANM’s já descem com as linhas de fluxo e controle conectadas diretamente à ANM, ou como outra opção, conectadas a uma base adaptadora de produção (BAP), descida antes da própria ANM.

• Possuem também interface para operações com ROV (Remote Operated Vehicle).

• A descida de ANM, ou da BAP, é feita em conjunto com as linhas de fluxo e controle lançadas por um navio, de onde vem a classificação lay-away.

ANM Tipo GL DLL (DiverLess LayAway)

Continuação• Desvantagem: necessidade de ajuste perfeito dos cronogramas de

trabalho do barco de lançamento com a sonda de completação.

• Vantagem: existência de um berço na base adaptadora de produção (BAP), onde o mandril das linhas de fluxo (MLF) vai se apoiar e travar. Portanto, caso seja necessária a retirada da ANM, as linhas de fluxo e controle permanecerão intocadas, tornando a reconexãoentre o conector das linhas de fluxo (CLF) e o MLF automática, quando da reinstalação da ANM.

ANM Tipo GL DLL (DiverLess LayAway)

Continuação

ANM Tipo GLL (Guidelineless)

• Utilizadas para poços com lâmina d’água profunda, perfurados por unidades de posicionamento dinâmico (sem cabos guia) ou por unidades com padrão de ancoramento especial (até 1000 metros de lâmina d’água);

• Estas ANMs utilizam também uma base adaptadora de produção (BAP), com funções idênticas àquelas das ANMs DLL.

• Como o sistema de cabeça de poço submarino (SCPS) não utiliza cabos guia, todas as orientações nos acoplamentos são feitas através de grandes funis, utilizando sistemas com rasgos e chavetas;

• Este tipo de árvore é o mais avançado modelo existente no mundo.

ANM Tipo GLL DLL (Guidelineless Layaway)

• Conexão de linhas na ANM no moon pool através de mandril das linhas de fluxo.

• Descida de ANM com linhas –operação conjunta entre sonda e barco de lançamento.

ANM Tipo GLL DLL (Guidelineless Layaway)

ANM Tipo GLL CVI (Guidelineless -Conexão Vertical Indireta)

• Não há necessidade de BAP instalada no poço.

• Mandril de linha de fluxo acoplado ao trenó.

• Durante a operação de lançamento de trenó não há necessidade de

apoio da sonda.

ANM Tipo GLL CVI (Guidelineless -Conexão Vertical Indireta)

ANM Tipo GLL CVD com MLF (Guidelineless - Conexão Vertical Direta

com MLF)

• Lançamento do mandril (MLF) direto na BAP pelo barco de

lançamento.

• Deve-se lançar o mandril após instalação da BAP.

ANM Tipo GLL CVD com MLF (Guidelineless - Conexão Vertical Direta

com MLF)

ANM Tipo GLL CVD com MCV (Guidelineless - Conexão Vertical Direta

com MCV)• Lançamento de linhas após descida de ANM resulta em otimização

na completação de poços.

• BAP com 1 módulo de conexão vertical (MCV).

• BAP com 3 MCVs (produção, anular e umbilical de controle).

ANM Tipo GLL CVD com MCV (Guidelineless - Conexão Vertical Direta

com MCV)

• BAPs com 1 MCV: LDA até 1350 m.• BAPs com 3 MCVs: LDA maior que 1350 m.• Por que? Esta separação é muito importante para que os navios de

lançamento de linhas possam realizar a operação, tanto efetuando a conexão primeiramente na ANM (denominada “conexão em primeira ponta”) e lançando em seguida até a plataforma de produção, quanto conectando inicialmente na plataforma de produção e posteriormente na ANM (denominada “conexão em segunda ponta”). Nos lançamentos em segunda ponta, para grandes LDAs, a carga corespondente à soma das linhas flexíveis de produção, anular e umbilical de controle é muito alta, o que inviabiliza o seu lançamento.

Definição técnica, na prática existe padronização.

O Sistema ANM

O sistema ANM convencional é composto pelos seguintes

equipamentos:

• BAP (Base Adaptadora de Produção);

• Tubing Hanger (Suspensor de Coluna);

• MLF (Mandril das linhas de fluxo);

• MCV (Módulo de conexão vertical);

• ANM propriamente dita;

• Tree Cap (Capa da ANM);

• Corrosion Cap (Capa de Corrosão).

O Sistema ANM - Componentes

O Sistema ANM - Válvulas

Anular

M1 - Master de Produção.

M2 - Master de Acesso ao Anular.

W1 - Lateral de Produção.

W2 - Lateral de Acesso ao Anular.

S1 - Swab de Produção.

S2 - Swab de Acesso ao Anular.

XO – Crossover.

DHSV - Downhole Safety Valve –(Válvula instalada na coluna de Produção).

Bibliografia

THOMAS, J.E., TRIGGIA, A.A., CORREIA, C.A., et al., Fundamentos de Engenharia de Petróleo, Livro, 1a edição, Rio de Janeiro, Brasil, Editora Interciência, 2001.