Lançamento de Linhas PNV-2587

Transcrição

1 Lançamento de Linhas PNV-2587

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3 Risers Os risers 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 offshore. Essas estruturas ficam continuamente sujeitas às ações dinâmicas de ondas, correntes marítimas e movimento da plataforma, podendo ter o seu comportamento influenciado pelo grande número de esforços a que são submetidos.

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5 Risers Um riser de perfuração é aquele que tem como função perfurar o poço, protegendo e guiando a coluna de perfuração, permitindo o retorno da lama do poço para a plataforma. Um riser de completação é empregado no conjunto de operações destinadas a equipar o poço para produzir óleo ou gás, ou ainda injetar fluidos no reservatório.

6 Risers Um riser de injeção permite a injeção de gás no poço para reduzir a densidade do petróleo e provocar sua elevação para a superfície, ou injetam água ou gás no reservatório para aumentar a pressão dentro do mesmo e melhorar o desempenho do poço. Um riser de produção é responsável por conduzir o fluido bruto do poço para a superfície.

7 Risers Quanto à constituição estrutural, os risers podem ser classificados como rígidos, flexíveis ou híbridos. Os rígidos são normalmente fabricados em aço, mas podem também ser de titânio ou compósitos.

8 Risers Os flexíveis são formados por diversas camadas intercaladas, cada qual com diferentes finalidades e composições. Os híbridos compreendem uma seção vertical inferior rígida, que opera sob tensão gerada por bóias de subsuperfície, seguido de uma seção superior em catenária de duto flexível.

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10 Operação

11 Operação - Descrição Os navios do tipo PLSV são utilizados para lançamento e interligação de pipelines submarinos.

12 Manifolds 10 slot = 548 tonelafas = 315 toneladas (21x7x4m)+ suction 233 toneladas (6,5 X 30 m) 4 slot = 75 toneladas = manifold(7x5x3 m) 45t+mudmat(15X8X0,6m) 30t

13 Manifolds

14 PLEM - Pipeline end manifold

15 Manifolds - Componentes Válvulas e dutos Estrutura Fundação (ancoragem do equipamento) Sistema de controle

16 Manifolds Componentes

17 Manifolds - Instalação

18 Manifolds - Instalação

19 Manifolds - Instalação

20 Tie-in

21 Tie-in Jumper horizontal

22 Jumper instalação

23 Tie-in

24 Operação - Descrição Dependendo do método, um pipeline marinho é exposto à diferentes carregamentos (pressão hidrostática, tensão, torção) durante a instalação realizada por um lay-vessel. A análise da instalação baseia-se em um modelo de elementos finitos (inputs: geometria do layramp, dados de projeto do pipeline e profundidade da lâmina d'água), visando determinar o lay-tension associado aos raios de curvatura observados na instalação.

25 Operação - Descrição Os métodos mais populares de instalação são J-lay e S-lay

26 Operação - Descrição Velocidade de instalação S-lay 4.5 km/dia J-Lay km/dia Reel-lay km/hora Lâmina da água S-lay shallow to limited; m; 2000m. J-Lay (ultra) deep; 3000m + Reel-lay shallow to deep; up to 2000m

27 Operação - Descrição Diâmetros dos pipes S-lay até 60 sem limite de espessura (máxima 72 ) J-Lay até sem limite de espessura, Reel-lay até 24 limite de espessura (D/t<22 para evitar o buckling)

28 Operação - Descrição Spread options and operational criteria S-lay J-Lay Reel -lay Water depth Pipe diameter shallow up to 20" +++ +/- ++ deep up to 20" shallow above 20" +++ +/- + deep above 20" Laying Speed

29 S-Lay

30 J-Lay

31 O-Lay

32 O-Lay

33 Operação - Descrição Os métodos de pipeline mudaram significativamente nos últimos 20 anos. Esse avanço na taxa de instalação (layrate) deve-se à uma combinação de fatores, incluindo: Melhora nas técnicas de soldagem Melhora nas capacidades de inspeção/vistoria Melhora nas técnicas de ancoragem Melhora nos procedimentos

34 Operação - Procedimentos Convencionalmente, a operação se dá nas seguintes etapas: i. Manuseio das pipe joints no convés, usando navios-guindastes; ii. iii. iv. Manuseio das juntas nas transportadoras (conveyors) para chanfro (beveling) e união das juntas em pares (double joints); Armazenagem de double joints; Colocação das double joints na linha de fogo principal (main firing line); v. Colocação dos dutos no fundo do mar evitando geração de sobrecarga de pressão na linha.

35 Vídeo - Procedimentos 4

36 Operação - Procedimentos O pipeline pode ser instalado na forma de carretel (tubulação contínua) ou soldado de tubo em tubo.

37 Embarcações - Descrição O termo PLSV se aplica a todos os tipos de embarcações capazes de posicionar tubulações no leito marinho

38 Embarcações - Descrição Diferentes tipos de embarcações são utilizadas dependendo do método de pipelay e/ou das características locais (profundidade de lâmina d'água, intemperismo, etc.)

39 Embarcações - Descrição Exemplos deste grupo incluem Pipelay Semisubmersibles, Pipelay Ships/Barges, Reel Ships e Tow or Pull Vessels

40 Embarcações - Descrição Pipelay Semisubmersibles Plataformas com capacidade de soldar seções de pipeline e instalá-las com precisão no leito marinho

41 Embarcações - Descrição Pipelay Semisubmersibles É necessário que a plataforma seja estável e as âncoras com tensão constante para posicionar o S no mar. Se houver oscilações significativas a tubulação poderá sofrer flambagem. É possível soldar as junções rapidamente. Em média, se completa uma solda a cada 3 minutos. Algumas embarcações chegam a ter até 4 estações de solda, que atuam simultaneamente Alto custo operacional, já que há necessidade de AHSV, SV e survey vessels adicionais. Além disso, a tripulação pode chegar a 400 pessoas.

42 Embarcações - Descrição Pipelay Ships (Barcaças) Mesmo princípio de operação dos Semisubmersibles

43 Embarcações - Descrição Pipelay Ships (Barcaças) Embarcações monocasco, e, portanto, com menor estabilidade Isto gera maiores downtime e faz com que o período para instalação de pipeline seja maior Baixo custo operacional, uma vez que não é necessária a presença de embarcações de apoio adicionais

44 Embarcações - Descrição Pipelay Reel Ships O pipeline é construído onshore carregado em um carretel na embarcação em uma única peça

45 Embarcações - Descrição Pipelay Reel Ships Diâmetros menores de pipeline Pode ocorrer deformação plástica no carretel Durante a instalação, o pipeline é desenrolado com o uso de uma rampa especial, e depois posicionado no leito marinho em uma configuração próxima à do barge Devido ao tamanho do carretel, só é possível realizar a instalação de pequenas seções de pipeline (o que pode ser compensado com a existência de mais carreteis) Técnica mais rápida, por não necessitar de soldagem

46 Embarcações - Descrição Tow or Pull Vessels O pipeline é produzido onshore e rebocado ao mar quando completado

47 Embarcações - Descrição Tow or Pull Vessels Instalação de tubulações de pequeno comprimento (cuja instalação por outro método seria tecnicamente inviável), obrigatoriamente em linha reta Uso de duas embarcações para o transporte Na localização final, o pipeline é posicionado e alagado Baixo custo de operação Possibilidade de melhoria na fabricação do pipeline (fabricação conjunta bundle )

48 Embarcações Solitaire - o maior navio pipelay do mundo

49 Embarcações Solitaire ficha técnica Em operação desde 1998 Comprimento (incluindo stinger): 397m (1302ft) / Comprimento (excluindo stinger): 300m (984ft) Largura: 41m (135ft) Velocidade máxima: 13,5 nós Acomodação: 420 pessoas Total de energia instalada: kw Sistema de posicionamento dinâmico - Guindaste de transferência de dois dutos: 35t (77kips) em 33m (108ft), capacidade de içamento principal 18t (40kips) em 42m (138ft) chicote de elevação - Guindaste de propósitos especiais: 300t (661kips) em 17m (56ft, capacidade içamento principal (main hoist capacity) 40t (88kips) em 57m (187ft) capacidade do chicote de elevação (whip hoist capacity) PLET installation frame: 400t (882kips) Duas fábricas adjuntas (double-joint factories), cada uma com 3 estações de soldagem (welding stations) Linha principal com 5 estações de soldagem para double-joints e 4 estações de revestimento Capacidade do tensor: 3x350t (3x772kips) a 30m/min (98ft/min) Diâmetros do duto: 2 a 60 polegadas de diâmetro externo Capacidade de armazenamento de dutos: t

50 Embarcações Solitaire ficha técnica Em operação desde 1998 Comprimento (incluindo stinger): 397m (1302ft) / Comprimento (excluindo stinger): 300m (984ft) Largura: 41m (135ft) Velocidade máxima: 13,5 nós Acomodação: 420 pessoas Total de energia instalada: kw Sistema de posicionamento dinâmico - Guindaste de transferência de dois dutos: 35t (77kips) em 33m (108ft), capacidade de içamento principal 18t (40kips) em 42m (138ft) chicote de elevação - Guindaste de propósitos especiais: 300t (661kips) em 17m (56ft, capacidade içamento principal (main hoist capacity) 40t (88kips) em 57m (187ft) capacidade do chicote de elevação (whip hoist capacity) PLET installation frame: 400t (882kips) Duas fábricas adjuntas (double-joint factories), cada uma com 3 estações de soldagem (welding stations) Linha principal com 5 estações de soldagem para double-joints e 4 estações de revestimento Diâmetros do duto: 2 a 60 polegadas de diâmetro externo Capacidade de armazenamento de dutos: t

51 Solitaire vista aérea

52 Solitaire Pipe lay process

53 Dados necessários para planejamento de uma campanha Instante de liberação da licença ambiental Chegada do material no porto Local (coordenadas) Lâmina da água Extensão da linha a ser lançada Número de interligações Necessidade de sonda de apoio? Especificidade quanto ao navio?

54 Dados necessários para planejamento de uma campanha Taxa de lançamento Delays esperados por condições ambientais Potencial de produção de óleo associado

55 Planejamento de Operações Cada tarefa de interligação pode ser realizada a partir de um dado instante (instante de liberação), que depende do planejamento operacional da empresa (chegada de material ao porto) e autorização de órgãos reguladores (IBAMA). Cada tarefa, ao ser postergada, gera um custo de oportunidade em função do adiamento do início da produção de óleo. Há (in)compatibilidade embarcação x tarefa.

56 Planejamento de Operações O problema consiste em determinar a sequência de execução das tarefas de interligação que minimizem o custo de oportunidade.

57 Parâmetros & Variável de Decisão c jt k p j a jk rj t x jk 1 0 Custo de oportunidade de iniciar a tarefa j no instante t Duração da tarefa j ao ser realizada pela embarcação k Parâmetro binário: 1, se a tarefa j for compatível com a embarcação k; 0, em caso contrário Instante de liberação da tarefa j Se a tarefa j for iniciada pela embarcação k no instante t Em caso contrário

58 Modelo Matemático min m n k 1 j 1 T p subject to: k j t r 1 j c jt x t jk m k 1 T p k j t r 1 j a jk x t jk 1 j n t x s jk j 1 s t p 1 k j 1 t, k x t jk 0,1 j, t, k

59 Exemplo Alocação Ótima de uma Lista de Tarefas Navio 1 Navio 2 Navio 3 Navio

60 Glossário 1. Reel = carretel/bobina 2. Welding = soldagem/solda 3. Tow/pull = reboque 4. Hoist = guincho 5. Crane = guindaste 6. Barge = barcaça 7. Downtime = tempo inoperante por falha de sistema

61 Referências 1. "Solitaire, the largest pipelay vessel in the world". Allseas. Retrieved 27 May Bay, Y.; Bay Q. Subsea Pipelines and Risers Ed. Elsevier, Vessel Tracker -

62 Créditos Esta apresentação, de uso exclusivo na disciplina PNV-2587, é baseada e adaptada a partir das contribuições dos seguintes alunos que cursaram a disciplina: Regis Eiji Yamazaki, João Manoel de Aro Braz, Marc Y. R. Normand, Daniel Fitzgibbon Alves Pereira, Gustavo Hsu Rocha, Sebastien Grange, Angélica Patricia Apolinar Morales, Karen Rubí Morales Salazar, Jesús Quintas Martínez, Ari Josymar Bustillo Barrón, Jhonatan Jair Arismendi Flórez.