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Curso de ExtensãoTubos Flexíveis e Cabos Umbilicais

INTRODUÇÃOO uso off-shore de Tubos Flexíveis no Brasil

A experiência da PETROBRAS na Bacia de Campos

Palestrante: Cláudio Araújo – Petrobras

30 Novembro de 2004





Arranjo Submarino Bacia do EspArranjo Submarino Bacia do Espí í rito Santorito Santo



O Flexível – Visão Geral e Normas Aplicáveis

Fatores responsáveis pelo desenvolvimentoacelerado de flexíveis na Bacia de Campos

Histórico na Bacia de CamposEstágios no Desenvolvimento de Flexíveis

Dados Gerais

Necessidades e Conclusões



O Flexível – Visão Geral

Normas aplicáveis



O Flexível – visão geral

Classificação das linhas quanto à construção:







Classificação das LFs Quanto à Função

Aplicação Dinâmica (riser)

– A LF é exposta a cargas e flexões cíclicassignificativas durante a operação normal. A LF édimensionada especialmente para resistir a um grandenúmero de ciclos de dobramento, tensões e torções.

Aplicação Estática (Flowline)

– A LF não é exposta a cargas e flexões cíclicas

significativas durante a operação normal. – Inteiramente ou parcialmente , depositada ouenterrada no leito marinho.




Smooth boreDuto flexível no qual a barreira de pressão é aprimeira camada interna. Estrutura adotada em

poços injetores de água e aquedutos




Rough Bore

Duto flexível no qual a carcaça é a camada mais interna.Estrutura adotada em poços produtores de óleo,

injetores de gás, oleodutos e gasodutos




CAMADA PLÁSTICACAMADA EXTERNA CONTRA ABRASÃO

CAMADA PLÁSTICAPROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO E ISOLAMENTO TÉRMICO

CAMADA EM KEVLAREVITAR GAIOLA DE PASSARINHO

CAMADA DE AÇOARMADURA DE TRAÇÃO

CAMADA INTERMEDIÁRIACONTRA ABRASÃO ENTRE CAMADAS

CAMADA ZETA OU TETA DE AÇO

PRESSÃO INTERNACAMADA PLÁSTICACAMADA DE VEDAÇÃOCARCAÇA METÁLICAPRESSÃO EXTERNA(COLAPSO)

Unbonded Pipe




Estruturas “Rough bore” (Fluidos bi-fásicos/gás Ex: Prod/Gas Lift)

Carcaça (Normalmente aço inox) – Colapso, comp. Mec. Radial

Camada de Pressão (PE, Rilsan ou Cossflex) – Estanqueidade Interna

Spiral Zeta (Aço carbono ou liga) – Pint, colapso, comp. mec. Radial

Camada anti-fricção (PE ou Poliamida) – Evita abrasão

Armaduras (Aço carbono ou liga) – Tensão axial

Fitas (Poliester, poliprop, Kevlar) – Fabricação, efeito de fundo inverso (Gaiola)

Camada externa (PE, Rilsan) – Protege as armaduras, extanqueidade



O Flexível – visão geral / Processo de Fabricação

CarcaçaIntertravada

Extrusão da Camada Plástica



O Flexível – visão geral / Processo de Fabricação

Espiral Zeta

Armaduras de Tração



O Flexível – Visão Geral

END-FITTINGBODY

VAULT

Flange

Conector




UmbilicaisUmbilicais

2+3CE

6+4+1CE

Flat pack





9+3+1CE

9f+1CE





18+14+1CE

10+1+5CE





46+1f

36F



Dutos flexíveis:

API-RP17B – Recommended Practicefor Flexible Pipe

API-SPEC 17J – Specification for

Unbonded Flexible Pipe

Normas Aplicáveis



Umbilicais

API-RP17I – Recommended Practicefor Flexible Umbilicals

API-SPEC 17E – Specification for

Umbilicals

Normas Aplicáveis



Gerais

ISO-13628-2 – Petroleum and GasIndustries- Part 2 – Flexible PipeSystems for Subsea Applications

N-2409 – Norma Petrobras para Dutos

Flexíveis

Normas Aplicáveis



Fatores responsáveis pelo uso

intensivo de flexíveis na Bacia deCampos



Sistemas de Produção Antecipada

Sistemas Piloto de Produção

Possibilidade de Reutilização das Linhas

Contratos de Longa Duração de Navios deLançamento de Linhas

Possibilidade de Lançamento de Bundles(instalação simultânea de 2 dutos e 1umbilical)



Histórico na Bacia de CamposEstágios no Desenvolvimento de Flexíveis



1974

1ª Descoberta da Petrobras - Campo de Garoupa

1975

1º Contrato de Lançamento de Flexíveis(navio Flexservice 1 – FS1)

1º estágio (1974-1986)



1977

Início do Sistema de Produção Antecipada

(EPS)Campos de Garoupa e Namorado (RJS-9A) – 1º flowline de produção

(100m de profundidade)

1978

Campo de Bonito (RJS-38) – 1º riser de produção

1º estágio (1974-1986)

á



1978-1985Desenvolvimentos em profundidades de 100 a400m

ID das linhas instaladas: 2.5” a 10”

1986

Criação da FlexibrásFábrica de linhas flexíveis e de umbilicais em Vitória (ES)

1º estágio (1974-1986)

º á i ( 9 986)



1º estágio (1974-1986)

FLEXIBRÁS – Fábrica de Flexíveis

Localização: Vitória (ES)

FLEXIBRÁS – Fábrica de Flexíveis

Localização: Vitória (ES)

2º á i (1987 1990)



As descobertas em águas cada vez maisprofundas acelerou o desenvolvimento denovas tecnologias para linhas de aplicaçãoestática e dinâmica

(camadas com novas funções e camadasmais resistentes)

2º estágio (1987-1990)

2º tá i (1987 1990)



2º estágio (1987-1990)

Investimento em Pesquisacom Suporte técnico daUFRJ / COPPE

Desenvolvimento deprogramas para cálculo detensões em linhas flexíveis

2º tá i (1987 1990)



Softwares desenvolvidos pela Petrobras:

– FRAES

cálculo de tensões locais em flexíveis – ANFLEXcálculo de tensões globais em flexíveis

Objetivos: – estimar cargas induzidas nos flexíveis durante as operações

de lançamento e de produção

– verificar os cálculos realizados pelos fornecedores noprojeto do flexível

– verificação da capacidade estrutural remanescente noflexível após dano em serviço

2º estágio (1987-1990)

2º estágio (1987-1990)



2º estágio (1987-1990)

1990Marlim Pré-Piloto

2 poçosflexíveis: 36km

3º tá i (1990 1995)



Surgimento de novos fornecedores de flexíveiscom o incentivo da Petrobras – Wellstream (fábrica estabelecida nos EUA)

– NKT (fábrica estabelecida na Dinamarca)

1990

1990 - 1º Fornecimento de flexíveis pelaWellstream

1994Consolidação da Norma Petrobrás N-2409aplicável ao projeto de linhas flexíveis

3º estágio (1990-1995)

3º tá i (1991 1995)



Padronização das

Especificações Técnicas deLinhas Flexíveis(até 1,000m de profundidade)

Objetivos – Garantia do desempenho

das linhas

– Intercâmbio de linhasflexíveis

3º estágio (1991-1995)

3º estágio (1991 1995)



1992

Marlim Piloto

10 poços

flexíveis: 168km

3º estágio (1991-1995)

3º estágio (1991 1995)



1992

2º Recorde de instalação de flexível

– Campo de Marlim – Profundidade: 781 m

19943º Recorde de instalação de flexível – Campo de Marlim

– Profundidade: 1027 m

3º estágio (1991-1995)

3º estágio (1991 1995)



3º estágio (1991-1995)

1995Início das atividades do navio Sunrise 2000(instalação de flexíveis eumbilicais em até 1,500m de profundidade)

4º estágio (1995 1998)



4º estágio (1995-1998)

Acordos de Cooperação Tecnológica (TCA’s)

– Realização de oito (8) TCA’s com os fornecedores delinhas flexíveis visando a troca de informaçõestécnicas e de experiências

4º estágio (1995 1998)



4º estágio (1995-1998)

Petrobrás solicita aos fornecedores a

certificação das ferramentas utilizadas no projetoe dos processos de fabricação

Realização de testes para qualificação de linhasflexíveis – Garantia da confiabilidade do produto final

– Testes realizados em laboratório: estáticos e cíclicos – “DIP” teste – teste em escala real para a avaliação do

desempenho de flexíveis em águas profundas

4º estágio (1995 1998)



Testes para Qualificação de Linhas Flexíveis – Teste de tração – Teste de colapso

– Teste de resistência à compressão radial – Teste de tração combinada com flexão – Teste de tração combinada com pressão interna

– Teste de fadiga – Teste de fixação da capa externa – Teste de estanqueidade da capa externa

– Teste de ciclagem da pressão interna – Teste de válvulas de “vent” – Teste de campo (“Dip Test”)

4º estágio (1995-1998)

4º estágio (1995 1998)



4º estágio (1995-1998)

– Padronização dos dados ambientais por região da costa(*)

– Padronização de flexíveis por parâmetros pré-definidos (**)

– Sistema de gerenciamento de obstáculos submarinos – Uso de estacas de ancoragem (torpedos) para controle detensão no flowline

– Plano de inspeção preventiva – Sistema de reparo de risers

4º estágio (1995 1998)



4º estágio (1995-1998)

(**) Parâmetros Padronizados em flexíveis:

– Faixas de profundidade• Para risers, flowlines e umbilicais:

0-500m; 500-1000m; 1000-1500m• Para flowlines e umbilicais:

1500-2000m

– Utilização por função e tipo de fluido• Poços de produção e manifolds• Serviço e Gas Lift

• Injeção de Água• Exportação de Óleo e Gás

– Diâmetros• 2,5” até 14,5”

4º estágio (1995-1998)



4º estágio (1995-1998)

Configurações Padronizadas de Umbilicais

EHC 9+3+CE

Production Wells

EHC 6+4+CEProduction Manifolds

EHC 5+CE

Injection Wells

4º estágio (1995-1998)



4º estágio (1995-1998)

Especificação de Flanges

ID da linha Especificação do Flange

2 1/2” Flange 29/16” - API Type 17SS-5000# Spec 17D Tab. 901.2 - BX-1534” Flange 41/16”- API Type 17SS-5000# Spec 17D Tab. 901.2 - BX-1556” Flange 71/16” - API Type 17SS-5000# Spec 17D Tab. 901.2 - BX-156

8” to 9” Flange 9” - API Type 17SS-5000# Spec 17D Tab. 901.2 - BX-157

9.5” to 10.5” Flange 11” - API Type 17SS-5000# Spec 17D Tab. 901.2 - BX-158

11” to 12” Flange 135/8” - API Type 6B-3000# Spec 6A Tab. 901.3 - BX-160 (instead of RX57)>12” Flange 163/4” – API Type 6B-2000# Spec 6A Tab. 901.2 - BX-161 (instead of RX65)

Umbilicais Flange 5 1/8” - API Type 6B-2000# Spec 6A Tab. 901.2 Flat face

4º estágio (1995-1998)



4 estágio (1995-1998)

Especificação para Boca de Sino

ID Diâmetro da Bôca de Sino & I-tubo

Umbilicais (todos) 18”

2 1/2” 18”

4” 18”

6” 22”8” 26”

10” 30”

12” 30”

14,5 34”

ISU (2 ½”ID+ 8x ½”) 26”

4º estágio (1995-1998)



4 estágio (1995-1998)

Isolamento Térmico – Faixas padronizadas para o coeficiente de troca

térmica (TEC)

Wax deposits

Hydrate plug

4º estágio (1995-1998)



4 estágio (1995-1998)

(*) Padronização das condições ambientaisde projeto (meteocean data)

– Dados ambientais referentes à duas décadasde operações na Bacia de Campos são

registrados em um banco de dados

4º estágio (1995-1998)



4 estágio (1995 1998)

19974º Recorde de instalação de flexível – Marlim Sul 3 – Profundidade: 1709 m

5º estágio (1999-2003)



5 estágio (1999 2003)

1999Contratos para lançamento de linhas flexíveis e deumbilicais em até 2,000m de profundidade

20005º Recorde de instalação de flexível

– Campo de Roncador – Profundidade: 1883 m

5º estágio (1999-2003)



5 estágio (1999 2003)

20011º fornecimento de linhas flexíveis pela NKT



Dados Gerais

25 A d R d



25 Anos de Recordes

Principais Recordes de Perfuração e Produção

T t l d Li h B i d C



Total de Linhas na Bacia de Campos

Quantidade total de linhas flexíveis e de umbilicais emserviço na Bacia de Campos(risers e flowlines em profundidades de 100 a 2000m)

– 2.400 km de dutos flexíveis

– 2.100 km de umbilicais

2421,8 km

2148,4 km

Casos de falha em linhas flexíveis



(fases de instalação e de operação)

– Ruptura / desconexão do restritor de curvatura – Corrosão dos acessórios – Desgaste das proteções anti-abrasão de risers na

região do TDP – Colapso de linhas de injeção de água

Casos de falha em linhas flexíveis



(fases de instalação e de operação)

– dano na camada externa – “bird caging” e desarranjo das armaduras de

tração – instabilidade de linhas de exportação de gás

– corrosão / fadiga das armadurasde tração

– abrasão / fadiga das armadurasde tração

Conclusões



Apesar do flexível ser um produto de grandeconfiabilidade a constante evolução dasexigências do mercado demandamaprimoramentos como: – Melhoria do desempenho do isolamento

térmico

– Desenvolvimento de ferramentas quepossibilitem melhor avaliação da integridadedos flexíveis em operação

– Novos desenvolvimentos para aplicação emáguas ultra profundas

C l õ



Conclusões

(cont.) Apesar do flexível ser um produto degrande confiabilidade a constante evolução dasexigências do mercado demandam melhorias

como:

– Revisão do conceito dos enrijecedores decurvatura devido a falhas de campo

– Melhoria das proteções anti-corrosivas ou daseleção dos materiais resistentes à corrosão

– Calibração dos modelos para predição deflambagem das armaduras de tração sob açãoda pressão externa e flexão



FIM

Cláudio Araú[email protected]



LochnagarLochnagar

DA DOS CONTRA TUAI SContratada - DSND SUBSEA ASA

DA DOS TÉCNI COS• Comprimento: 105 m• Calado Máximo: 5,7 m

• ROV: 1 x 1900 m1 x 1300 m

• Lançamento:Bombordo - 110ton x (96 a 590 mm)

Centro - 37,5ton x (80 a 250) mmBoreste - 165ton x (96 a 590) mm• Armazenamento:

2 bobinas x 250ton2 cestas x 1500ton

Embarcação para lançamento de linhasflexíveis com apoio de ROV



Sunr iseSunr ise 2 0 0 02 0 0 0

DA DOS CONTRA TUAI SContratada - COFLEXIP S.A.

DA DOS TÉCNI COS•• Comprimento: 123 metros• Calado Máximo: 6,3 metros

• ROV: 1 x 2000 m 1 x 2000 m

• Lançamento:Bombordo - 100ton x (80 a 400) mmCentro - 30ton x (50 a 300) mmBoreste - 80ton (80 a 400) mmBoreste (VLS): 270ton (150 a 600) mm

• Armazenamento:1 bobina x 175t

3 cestas (600+1500+1500)ton

Embarcação para lançamento de linhasflexíveis com apoio de ROV para operação

em lamina d'água de até 2000 metros.



Seaw aySeaw ay CondorCondor

DA DOS CONTRATUA I S

Contratada - STOLT OFFSHORE BV

DA DOS TÉCNI COS• Comprimento: 139 metros• Calado Máximo: 6 metros

• ROV: 1 x 1500 m 1 x 2000 m• Lançamento:

Bombordo - 75ton x (105 a 500) mmCentro - 40ton x (50 a 300)mmBoreste - 230ton x (95 a 500)mm

• Armazenamento:8 bobinas x 140ton

1 cesta 1600ton

Embarcação para lançamento de linhasflexíveis com apoio de ROV.





Bonded Pipe

Suportes ( hang offs)



Suportes ( hang offs)

Configurações dinâmicas












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