UNIDADE I - INTRODUÇÃO

ESPECIAL DE NOÇÕES BÁSICASDE EMBARCAÇÕES OFFSHORE

1ON ROMMEL

APRESENTAÇÃO No início do século XV, as especiarias (cravo,

canela, noz moscada, seda, entre outras) levadas da Ásia eram monopolizadas por mercadores da Península Itálica, o que obrigou outros mercadores europeus a buscar uma rota alternativa pelo Atlântico que levasse ao Oriente. Essa troca de rotas foi possível graças aos progressos obtidos na arte de navegar e nas técnicas de construção naval. Entre os progressos técnicos estavam instrumentos como a bússola e o astrolábio, além, é claro, da caravela.

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ASTROLABIO E SEXTANTE

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CARAVELA

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As monarquias européias desejavam fortalecer seu poder e construir impérios. Para isso, fazia-se necessário conquistar novas terras e controlar uma vasta rede comercial. Os motivos da nobreza não eram muito diferentes. Os nobres vislumbravam na expansão territorial uma oportunidade para conquistar terras, riqueza, títulos e, claro, mais prestígio.

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• A Igreja, por sua vez, estava interessada em expandir a fé católica e aumentar o número de fiéis. Reunidos esses anseios, fortalecidos pela unificação da nobreza e criação do Estado Absoluto, Portugal e Espanha lideraram a expansão marítima na Europa, seguidos um século depois por Inglaterra, França e Holanda.

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1 - Introdução

1.1 O Petróleo

O interesse econômico pelo petróleo teve início no começo do século XIX, ao ser utilizado como fonte de energia, substituindo o gás proveniente da destilação do carvão vegetal, para a iluminação pública, o chamado “petróleo iluminante”. Esta função perdurou apenas até as décadas de 1870/80, quando Thomas Edison conseguiu sistematizar e desenvolver o conhecimento em energia elétrica, suplantando qualquer outra fonte de iluminação.

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• Com isto, o interesse comercial pelo fóssil reduziu drasticamente, voltando apenas no final do século XIX, principalmente no século XX, a partir da invenção dos motores a gasolina e a diesel. Assim, ao longo do tempo, o petróleo foi se impondo como fonte de energia eficaz.

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• Hoje, além de grande utilização dos seus derivados, com o advento da petroquímica, centenas de novos produtos foram surgindo, muitos deles diariamente utilizados, como os plásticos, borrachas sintéticas, tintas, corantes, adesivos, solventes, detergentes, explosivos, produtos farmacêuticos, cosméticos, etc. Com isso, o petróleo além de produzir combustível e energia, passou a ser imprescindível para a utilidade e comodidades da vida de hoje.

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1.1.1 - Histórico da Produção de Petróleo no Mar

O intenso uso do mar pela civilização, incentivado pelo comércio lucrativo entre as nações, desenvolveu uma arte marinheira, que com o passar dos anos adaptou novas tecnologias e criou embarcações compatíveis com as atividades comerciais nas quais são empregadas.

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A atividade marítima exercida na indústria mundial de petróleo, conhecida como Offshore, é relativamente recente na história do comércio marítimo entre os povos, porém não menos importante.

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No final do século XIX, cidadãos de Summerland, na Califórnia, iniciaram a exploração de petróleo e gás presente no subsolo de suas terras. Após perfurar um grande número de poços, perceberam que os mais produtivos estavam localizados próximos à costa.

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O primeiro poço no mar foi perfurado em 1882, na cidade de Santa Bárbara, no Estado da Califórnia. H.L. Williams teve a idéia de construir uma torre de perfuração a partir de um píer de madeira, iniciando a exploração do poço localizado 90 metros mar adentro. Assim como esperado, o poço revelou-se muito produtivo e, rapidamente, empreendedores financiaram a construção de novos píers.

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A imensa demanda interna dos Estados Unidos por óleo e gás impulsionou os avanços tecnológicos na área de offshore. Em 1922, foi desenvolvido o conjunto de válvulas que controla a pressão e vazão do poço “Blow Out Prevention” (BOP - árvore de natal) e em 1926, cientistas criaram a sismologia.

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BOP – BLOW OUT PREVENTER

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BOP VISTO DO ROV

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•O rápido desenvolvimento culminou com a perfuração do primeiro poço, de onde não era possível avistar terra, em 1947 pela Companhia Kerr-McGerr, a partir de uma plataforma fixa ligada a uma barcaça.

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• Entretanto, com a intensificação da exploração dos poços no mar, percebeu-se que, embora pouco móveis, a prospecção e o deslocamento das plataformas fixas eram relativamente lentos, aumentando os custos de produção. A indústria necessitava de uma unidade móvel maior que pudesse avançar rapidamente e apresentasse uma melhor relação custo-eficácia.

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No mesmo ano, o engenheiro John T. Hayward projetou para a empresa Barnsdall Oil & Gas a primeira sonda submersível do mundo batizada. Essa unidade móvel foi desenvolvida a partir do casco de uma barcaça conectada a um convés de perfuração separado por colunas de sustentação.

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• Assim, mesmo com a barcaça submersa, a altura proporcionada pelas colunas de sustentação, permitia que as ondas passassem entre a barcaça e o convés de perfuração, reduzindo os efeitos do mar sobre a sonda. A partir do projeto, construiuse a sonda Breton Rig 20 que perfurou seu primeiro poço no Golfo do México em 1948.

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A turbulência no Oriente Médio resultante da crise de Suez em 1956, a criação da OPEP em 1960 e os dois grandes choques do petróleo em 1973 e 1979, viabilizaram a tecnologia de produção de petróleo offshore no Mar do Norte e em outras regiões do mundo.

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A produção de petróleo no Brasil, no final da década de 60, não ultrapassava os 170 mil barris por dia. Esse valor era insuficiente para atender a demanda interna de um país em crescimento, tornando o Brasil extremamente dependente das importações de petróleoe muito suscetível às crises externas.

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BACIA DE CAMPOS INICIO DE 1970 – PLATAFORMA SEDCO 135

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Nesse cenário conturbado e marcado por incertezas não apenas quanto aos preços, mas também quanto à garantia do suprimento, pelas grandes oscilações no preço do barril devido às crises no Oriente Médio, a Petrobras direcionou as pesquisas para o mar. A decisão foi um marco na história da Companhia.

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• Dos poços iniciais às verdadeiras ilhas de aço que procuram petróleo no fundo do mar, a empresa desenvolveu tecnologia de exploração em águas profundas e ultraprofundas. O Brasil está entre os poucos países que dominam todo o ciclo de perfuração submarina em campos situados a mais de dois mil metros de profundidade.

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A indústria de offshore foi responsável pela autossuficiência sustentável do Brasil em produção de petróleo e responde por mais de 88% da produção em todo país. As reservas brasileiras estão estimadas em 13 bilhões de barris e a produção ultrapassa 1,7 milhões de barris por dia. Alguns estudos, entretanto, apontam para a existência de campos gigantes de petróleo na região batizada de Pré-Sal, fato que se comprovado, tornará o Brasil um grande exportador.

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1.1.2 - Atividade de Offshore no Brasil

A plataforma continental brasileira, com seus 201 mil quilômetros quadrados de bacias sedimentares, estende-se da foz do Rio Amazonas ao Chuí, no Rio Grande do Sul. Em toda essa extensão, os mapeamentos indicam a possibilidade de existência de reservas de petróleo em suas rochas.

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Desde 1966 a Petrobras efetivou grandes investimentos nos estudos de sísmica, em busca desse imensurável tesouro, sendo que a campanha sistemática começou em 1967, com trabalhos de gravimetria do navio brasileiro Rio das Contas.

Em 1968 duas equipes sísmicas terrestres da Petrobras foram implantadas, sendo criado e instalado o primeiro Centro de Processamento de Dados Sísmicos da empresa. Decorrentes dos levantamentos sísmicos realizados anteriormente, as primeiras sondas marítimas autoelevatórias (jack-ups) foram contratadas iniciando a perfuração dos dois primeiros poços no mar – no Espírito Santo e em Sergipe.

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JACK UPS

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Ao final de 1968 as reservas eram de 1.247,0 x 106 barris e a produção brasileira de petróleo ultrapassava 160 mil barris por dia. Os resultados alcançados até então reforçavam a idéia de que as bacias terrestres brasileiras não conteriam acumulações significativas de petróleo.

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Em 1975, a Petrobras optou pela utilização de plataformas de concreto gravitacionais concebidas pelo consórcio franco-brasileiro Mendes Jr. – Campenon Bernard, além das já conhecidas plataformas fixas, no desenvolvimento dos campos de Uberana e Agulha, ambos no Rio Grande do Norte.

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1.1.3 Bacia de Campos: O Caminho para a Auto-Suficiência

As atividades exploratórias na Bacia de Campos iniciaram-se em 1968 com levantamento de reconhecimento gravimétrico e sísmico. No período de 6 anos foram perfurados 13 poços pioneiros e feito o mapeamento de 12.000 km de sísmica 2-D. Os dados adquiridos resultaram na primeira descoberta de petróleo na Bacia de Campos, em 1974, no Campo de Garoupa.

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A produção, entretanto, só começou realmente em agosto de 1977, no Campo de Enchova, o segundo campo a ser descoberto em 120m de lâmina d’água. A partir dele, um novo conceito foi introduzido, batizado de Sistema de Produção Antecipada, ou EPS (Early Production System).

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Em 1979, entrou em produção o campo de Garoupa, juntamente com o campo de Namorado, em 120 e 160 metros de lâmina d’água, respectivamente. Ambos iniciaram a produção com 4 poços cada interligados e completados com árvores de natal secas encapsuladas em câmaras submarinas mantidas à pressão atmosférica. A utilização de sistemas com plataformas fixas e dutos rígidos não era economicamente viável, por isso optou-se por um sistema flutuante de produção utilizando navio.

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O Sistema Definitivo da Bacia de Campos concebido em 1983 consistia na instalação, em seqüência, de sete plataformas fixas: a PNA-1, a PCE-1 (Central), a PCH-2, a PNA-2, a PGP-1 (Central), a PCH-1 e a PPM-1 (Central), em lâminas d´água de no máximo 170 m, com o gás sendo enviado para a costa por meio de tubulações rígidas.

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• As plataformas centrais foram equipadas com plantas completas de processo de produção, sistemas de compressão e tratamento de gás, sistemas de segurança e de utilidades, bem como módulo de acomodação de pessoal. A capacidade de processamento ia de 100.000 a 200.000 barris diários.

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PPM-1 (PAMPO 1) – JAQUETA

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PCE-1 (ENCHOVA) – JAQUETA

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PNA-1 (NAMORADO) – JAQUETA

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Paralelamente às descobertas na Bacia de Campos, o desenvolvimento do Pólo Nordeste estava sendo realizado. O projeto previa a instalação de 7 plataformas fixas, a partir de 1989, abrangendo os Campos de Pargo, Carapeba e Vermelho. Destas, 5 eram plataformas satélites de produção e 2 plataformas geminadas (sistema central), uma para a planta de processo (Pargo 1A) e outra para utilidades (Pargo 1B). Além disso, o desenvolvimento dos campos previa a instalação de 6 templates, perfuração e completação de 120 poços com bombas elétricas submersas (ESP), lançamento de 70 km de dutos e 50 km de cabos elétricos submarinos.

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Em 1984, o campo de Albacora foi descoberto, seguido por Marimbá e Marlim (1985), Albacora Leste (1986), Marlim Sul e Marlim Leste (1987), Barracuda e Caratinga (1989), Espadarte (1994), Roncador (1996), Jubarte (2001) e Cachalote (2002). Essas descobertas indicavam lâminas d’água cada vez maiores, que iam de 300 a mais de 1.000 metros.

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• Estes campos de grande potencial, localizados a profundidades nunca antes exploradas em qualquer região do mundo, impunham uma série de desafios para os pesquisadores da época e demandavam grande investimento em tecnologia para serem postos em produção.

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MAPA DA BACIA DE CAMPOS

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HISTÓRIA DA BACIA DE CAMPOS

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1.2 - Unidades de Produção e Perfuração

As unidades de perfuração e/ou produção começaram sua evolução histórica como plataformas fixas. Entretanto com o aumento das lâminas d’água foi necessário desenvolver novos conceitos de plataformas que permitissem maior mobilidade e viabilizassem economicamente a exploração. Atualmente, podemos classificar essas unidades em fixas ou móveis.

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ÁREAS DE CONCESSÃO

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Fixas Plataforma Fixa/Jaqueta: Este tipo de plataforma

é ideal para campos de até 300 metros de lâmina d’água. É constituída de estruturas modulares de aço, instaladas no local de operação sob estruturas chamadas jaquetas, presas com estacas cravadas no fundo do mar. Estas plataformas podem receber sondas de perfuração direcionais, assim como servir de estocagem de material, alojamento de pessoal, instalações para produção de poços e operar com navio de apoio (tender).

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PLATAFORMA FIXA

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PLATAFORMA FIXA (MEXILHÃO)

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Plataforma Autoelevatória (Jack-up): Unidades projetadas para perfurar poços de até 100 metros de profundidade. Consiste numa balsa apoiada por pernas que se movimentam verticalmente por acionamento mecânico ou hidráulico. Esta plataforma é considerada fixa por operar apoiada ao solo; entretanto, quando há necessidade de ser movimentada, as pernas sobem e a superestrutura flutua, permitindo transporte por rebocadores ou propulsão própria.

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Plataforma Autoelevatória (Jack-up)

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AHTS SKANDI IPANEMA REBOCANDO UMA JACK UP

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AHTS SKANDI IPANEMA REBOCANDO UMA JACK UP

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Plataforma Fixa de Gravidade: Este tipo de unidade apoia-se no fundo do mar por uma base de concreto composta por inúmeros tanques que lhe conferem flutuabilidade. Isto permite que a plataforma seja construída próxima da costa e rebocada para o local definitivo, onde é afundada. Posteriormente, a superestrutura é fixada às colunas de sustentação. A unidade pode produzir em lâmina d’água de até 500 metros. Algumas destas plataformas foram instaladas no Brasil na década de 1970 em Uberana e Agulha, porém não obtiveram muita aceitação na indústria nacional.

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PLATAFORMA FIXA DE GRAVIDADE

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PLATAFORMA FIXA DE GRAVIDADE

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Plataforma Semissubmersível (SS): Plataforma de produção ou perfuração cuja superestrutura composta por um ou mais conveses, está apoiada sobre um conjunto de flutuadores (pontoons) submersos. A unidade flutuante é vulnerável à ação das ondas, vento e corrente, com possibilidade de danificar os risers.

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• Por isso é necessário que fique posicionada dentro de um raio. As semissubmersíveis podem utilizar dois tipos de sistema de posicionamento: o sistema de posicionamento dinâmico, no qual os efeitos externos são compensados pela atuação de propulsores azimutais; ou o sistema de ancoragem, que consiste na fixação da plataforma ao solo utilizando âncoras, amarras, cabo de aço e poliéster.

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PLATAFORMA SEMI-SUBMERSÍVEL (P-15)

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PLATAFORMA SEMI-SUBMERSÍVEL NUM HEAVY LIFT SHIP

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RISERS

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• São tubos que fazem a ligação entre os poços de petróleo, no fundo do mar e as plataformas ou navios na superfície, são considerados como uma das partes críticas de um sistema de exploração Off-Shore. Essas estruturas ficam sujeitas as ações dinâmicas das ondas, correntes marítimas e movimento da plataforma, podendo ter seu comportamento influenciado pelo grande número de solicitações a que são submetidos.

• São responsáveis pelas drenagens e controle dos poços.

RISERS

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Plataforma TLP (Tension-Leg Platform): Esta unidade flutuante de produção tem estrutura semelhante à das semissubmersíveis. A diferença está no sistema de ancoragem utilizado. A plataforma é posicionada na locação por tendões verticais fixados no fundo do mar por estacas. Graças a este sistema, os movimentos são menores possibilitando que a completação dos poços seja do tipo seca, ou seja, o controle e a intervenção nos poços são feitos na plataforma e não no fundo do mar representando uma diminuição dos custos.

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PLATAFORMA TLP (TENSION-LEG PLATFORM)

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Spar: O Spar consiste em um único cilindro vertical de aço, de grande diâmetro, ancorado no fundo do mar por sistema convencional ou taut-leg. A unidade opera com um calado constante de aproximadamente 200 metros, o que gera pequenos movimentos verticais, possibilitando a utilização de risers rígidos.

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SPAR

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Navios-Sonda: Navio projetado para a perfuração de poços submarinos. Sua torre de perfuração localiza-se no centro do navio, onde uma abertura no casco permite a passagem da coluna de perfuração. O sistema de posicionamento do navio-sonda, composto por sensores acústicos, propulsores e computadores, anula os efeitos do vento, ondas e correntes que tendem a deslocar o navio de sua posição.

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NAVIOS SONDA

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Sistemas Flutuantes de Produção: Os Sistemas Flutuantes de Produção, também conhecidos como FPS (Floating Production Systems), são navios, em geral de grande porte, com capacidade para produzir, processar e/ou armazenar petróleo e gás natural, estando ancorados em um local definido.

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• Em seus conveses, são instaladas plantas de processo para separar e tratar os fluidos produzidos pelos poços. Depois de separado da água e do gás, o petróleo produzido pode ser armazenado nos tanques do próprio navio e/ ou transferido para terra através de navios aliviadores ou oleodutos.

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FPSO (FLOATING, PRODUCTION, STORAGE and OFFLOADING): Plataforma flutuante em um casco modificado de um navio, normalmente um petroleiro. Representa uma unidade de produção de petróleo flutuante, com unidade de armazenamento, unidade de processamento e sistema de transbordo (transferência) do petróleo produzido. Podem ser construídos navios especificamente para este objetivo.

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FPSO

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FSO (FLOATING, STORAGE and OFFLOADING): Plataforma flutuante cuja única diferença quando comparada ao FPSO é não produzir hidrocarbonetos, só os armazena e promove seu transbordo (transferência para navios aliviadores ou dutos).

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FSO NT DIVA

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FPDSO (FLOATING, PRODUCTION, DRILLING, STORAGE and OFFLOADING): Plataforma flutuante de produção de petróleo e gás, perfuração, armazenagem e transbordo da produção. Esta descrição aplica-se também ao FPSO, exceto quanto à perfuração.

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FPDSO

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TIPOS MAIS COMUNS DE PLATAFORMAS

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