CAPTULO 4 ESCOAMENTO DA PRODUO

ESCOAMENTO

O escoamento das plataformas feito atravs de dutos que podem ser denominados dutos rgidos ou dutos flexveis, de acordo com o material de que so constituidos. Os dutos rgidos so constituidos por uma liga de ao, podendo ser tambm de titnio. Os dutos flexveis so constituidos por vrias camadas de materiais diferentes, com funes diferentes; o nmero de camadas de um duto flexvel em funo do material que ele transporta e de sua localizao.O duto tem por finalidade transportar fluido entre o poo e a plataforma, entre plataformas, ou entre a plataforma e um local em terra, ou entre a plataforma e um navio aliviador. Os dutos, dependendo da regio em que se encontram, recebem uma denominao diferente, ou seja, o trecho do duto que fica suspenso denominado de riser e o trecho que fica em contato com o solo marinho denominado de duto submarino (pipeline, flowline).Atualmente, h risers denominados hbridos que so constituidos por um trecho de riser rgido e outro de riser flexvel. Existem algumas concepes que adotam este tipo de riser denominado Riser Hibrido Auto Sustentado, as Torres Hibridas e o Riser S hibrido.

Esta imagem (cortesia de 2H Offshore) mostra uma matriz de risers hbridos independentes semelhantes aos que esto sendo utilizados pela Petrobras para produzir nos campos de Cascade e Chinook, no Golfo do Mxico. Os risers de p livre hbrido utilizado pela Petrobras foram concebidos pela Technip.

Esta imagem mostra a cadeia de conexo do tanque de flutuao para o riser de produo.

O riser, quanto a sua funo, pode ser de perfurao, de completao ou de produo. O riser de perfurao tem como finalidade de abrigar a coluna de perfurao, retornando em seu anular o fluido de perfurao superfcie, trazendo consigo os cascalhos provenientes desta operao.O riser de completao tem como finalidade levar os equipamentos at a zona produtora, a fim de que se possa completar um poo. Entende-se por completao um conjunto de operaes, realizadas aps o trmino dos trabalhos de perfurao, visando colocar um poo em produo. Estas operaes so, basicamente, as seguintes: instalao dos equipamentos de segurana para controle do poo, condicionamento do revestimento de produo e do fluido nele contido, verificao da qualidade da cimentao primria realizada pela perfurao, quando da instalao do revestimento de produo, canhoneio (perfuraes) na zona de interesse, instalao de equipamentos no interior de poo, para garantir a produo de forma segura e eficiente, instalao dos equipamentos de superfcie e induo de surgncia (isto , colocar o poo em produo).O riser de produo o que conduz o petrleo bruto do poo superfcie, para ser separado em leo, gs e gua. Quanto a sua constituio estrutural, os risers podem ser classificados em rgidos ou flexveis. Os risers rgidos podem ser subdivididos em verticais e em forma de catenria, que so denominados de SCR ( Steel Catenary Riser). O SCR foi estudado e viabilizado para utilizao com o objetivo de substituir o riser flexvel com grande dimetro em profundidade onde o riser flexvel no vivel tecnicamente, at o momento.

CONFIGURAO DE DUTOS FLEXVEIS

Atravs da Figura a seguir pode-se visualizar um cenrio submarino de explorao caracterstico. Observam-se dutos flexveis assentados no leito marinho (Flowlines), linhas que interligam os equipamentos submersos aos de superfcie (Risers) e linhas que podem fazer interligao para equipamentos de superfcie (Jumpers).

Flowlines

So denominados flowlines os dutos que, depois de instalados, ficam apoiados no fundo e, portanto no sofrem solicitaes cclicas, alm de possurem um comportamento considerado basicamente esttico. Essas linhas flexveis (flowines), responsveis pela ligao entre o poo e o manifold ou plataforma.

Jumpers

chamada de jumper a configurao de um riser flexvel de pequeno comprimento que forma uma catenria suspensa, como por exemplo a interligao da rvore de natal ao manifold.

Configurao dos Risers

As aplicaes dinmicas de linhas flexveis geralmente acontecem quando estas interligam pontos entre unidades de produo e equipamentos submarinos. Movimentos relativos entre esses pontos ocorrem devido a foras que so representadas por carregamentos oriundos de condies ambientais, tais como ventos, correntes marinhas e irregularidades no fundo. Essas solicitaes so transmitidas s linhas dificultando a operao em guas profundas. Para a soluo desses problemas ou a diminuio dos efeitos causados por essas foras, so utilizadas configuraes de risers especficas. Configuraes em catenria so assumidas em diversos cenrios. A configurao mais simples e barata a catenria livre (free hanging), mas que pode gerar grandes problemas devido aos esforos nas coneco com unidade de produo. Com o intuito de reduzir estes esforos so colocados flutuadores ou bias nas sees intermedirias do riser. Desta forma, o empuxo provocado por esses elementos alivia o peso suportado pelo sistema flutuante, e quando sob solicitaes laterais, contribui com movimentos restauradores.A seguir mostraremos o uso dos conectores, dos flutuadores, e as configuraes de montagem.

ESTRUTURA DE DUTOS FLEXVEIS

Estrutura do Duto Flexvel

Os dutos flexveis levam uma grande vantagem sobre os dutos rgidos quando comparados dinamicamente. O duto flexvel possui camadas metlicas e camadas plsticas sobrepostas. Estas por sua vez, movimentam-se relativamente de acordo com o esforo aplicado linha. Tal fato possibilita que o flexvel possa atingir grandes curvaturas, quando comparado aos dutos rgidos. Os dutos flexveis podem ser classificados de acordo com seu processo construtivo, de acordo com sua camada interna ou ainda de acordo com a presena de H2S.

Classificao de acordo com o processo construtivo

Bonded ou vulcanizados (camadas aderentes) possuem camadas coladas umas nas outras como num processo de vulcanizao. Isso faz com que as camadas atuem de maneira uniforme, ou seja, como uma nica camada. A Figura 5 mostra uma estrutura bonded;

Classificao de acordo com a camada interna do duto

Os dutos flexveis so estruturas constitudas de camadas cilndricas polimricas e camadas metlicas dispostas em helicides, cada uma com caractersticas geomtricas e fsicas especficas. As camadas polimricas tm funo de vedao, ou seja, mantm o fluido em seu interior, e podem auxiliar no isolamento trmico e na reduo de frico. As camadas helicoidais metlicas, tambm denominadas de armaduras, representam as principais caractersticas estruturais. Essas ou tiras metlicas enroladas helicoidalmente sobre um ncleo polimrico. Para o projeto um duto flexvel, deve-se levar em conta diversos fatores. Primeiramente necessrio ter conhecimento de qual aplicao ter este flexvel (exportao de petrleo, gs lift, produo, etc.), qual ser o seu dimetro interno, qual a profundidade do poo e a vida til que a linha dever ter. Leva-se em considerao ainda os tipos de fluidos que sero transportados, qual sua presso e temperatura, sua composio molar, teor de H2S, presso de CO2, densidade do fluido, dentre outros. As condies ambientais em que os dutos flexveis estaro sujeitos, principalmente referente s velocidades das correntes martimas em funo da profundidade do duto tambm devem ser observadas no projeto de duto. De acordo com a aplicao do duto flexvel, podemos dividi-los em dois grupos: os Smooth Bore e os Rough Bore.

Estruturas Smooth Bore

Um duto flexvel do tipo Smooth Bore possui um duto termoplstico interno. Este tipo de duto usado para transportar produtos lquidos que no apresentam gases em sua composio (gua, produtos qumicos, leo, etc).

Estrutura Rough Bore

Sua principal caracterstica que ele internamente possui uma camada intertravada, denominada carcaa, produzida numa mquina de espiralamento. Este tipo de flexvel utilizado para o transporte de produtos bifsicos ou gases. Apesar de ser a primeira camada do duto, a carcaa no possui nenhuma funo de vedao. Sua principal funo proporcionar suporte camada termoplstica com a finalidade de resistir ao colapso devido difuso do gs e presso hidrosttica externa. A Figura 11 mostra uma estrutura tpica de um duto Rough Bore.