Universidade Federal de Santa Catarina Centro Tecnológico Departamento de Engenharia Mecânica Coordenadoria de Estágio do Curso de Engenharia Mecânica CEP 88040-970 - Florianópolis - SC - BRASIL www.emc.ufsc.br/estagiomecanica estagio@emc.ufsc.br RELATÓRIO DE ESTÁGIO 1/3 (primeiro de três) Período: de 06/Agosto/2007 a 06/Outubro/2007 SCHLUMBERGER SERVIÇOS DE PETRÓLEO LTDA Nome do aluno: Renan Carlos Corrêa Nome do orientador na Universidade: Nome do orientador na Empresa: Carlos Eduardo Dias Macaé, 22 de Setembro de 2007
ÍNDICE 1 A EMPRESA...2 1.1 Produtos e Serviços...2 1.1.1 Perfuração (Drilling and Measurement)...2 1.1.2 Elevação Artificial (Artificial Lift)...2 1.1.3 Estimulação (Stimulation)...2 1.1.4 Testes de Poço (Well Testing Services)...3 1.1.5 Completação (Completions)...3 1.2 Área de Atuação...3 2 INTRODUÇÃO...4 3 TREINAMENTO DE SEGURANÇA...4 Figura 1 - Equipamento de Proteção Individual (EPI)...5 4 TUBOS E CONEXÕES...6 4.1 Identificação...6 4.2 Nomenclatura...6 4.3 Vedação...7 Figura 2 - Conexão WECO...8 Figura 3 - Conexão WECO Fêmea...9 Figura 4 - Conexão WECO Macho... 10 Figura 5 - Marreta golpeia a orelha.... 10 4.4 Classe de pressão... 11 Tabela 1 - Classes de Pressão das conexões WECO... 11 Figura 6 - Roscas das conexões 602 (a), 1002 (b) e 1502 (c)... 11 4.4.1 Teste de Pressão... 12 Tabela 2 - Pressão de Trabalho e Pressão de Teste... 12 4.5 Ácido Sulfídrico (H 2 S)... 12 Figura 7 Adesivo atestando proteção para H 2 S... 13 4.6 Manutenção... 13 5 REFERÊNCIAS... 15 6 ANEXOS... 16 6.1 Trecho da norma NACE MR0175-2002... 16 6.2 Trecho da norma NACE MR0103-2003... 17-1 -
1 A EMPRESA A Schlumberger é uma empresa multinacional que atua no meio industrial do petróleo e gás prestando serviços para seus clientes. Os seus clientes são empresas que detém direitos de explorar petróleo e gás em terra ou mar, como por exemplo a Petrobrás, Shell, El Paso, Eni, etc. Desde a sísmica até a produção do petróleo, a Schlumberger dispõe de ferramentas e serviços para atuar em todo o processo exploratório. 1.1 Produtos e Serviços Vou apresentar sucintamente algumas das principais linhas de produtos e os serviços que a Schlumberger oferece aos seus clientes. 1.1.1 Perfuração (Drilling and Measurement) Perfuração de reservatórios de petróleo, otimização na locação, planejamento e construção de poços. Medições em tempo real de perfuração para avaliação precisa da formação. 1.1.2 Elevação Artificial (Artificial Lift) Aumento dos limites de operação de sistemas convencionais de extração de petróleo por meio de inserção de bombas elétricas submersíveis. 1.1.3 Estimulação (Stimulation) Maximiza a produção criando meios e caminhos eficientes para se extrair o petróleo do poço. - 2 -
1.1.4 Testes de Poço (Well Testing Services) Avaliação econômica e viabilidade prática da produção do poço com testes de superfície e de fundo. 1.1.5 Completação (Completions) Completação do poço que liga o reservatório à superfície e isolamento de áreas de extração. 1.2 Área de Atuação O segmento de trabalho da Schlumberger no qual eu estou inserido é o de testes de poço (Well Testing Services), mais especificamente, testes de poço em superfície (Surface Well Testing). Os testes de poço em superfície são realizados enquanto o óleo está fluindo do reservatório para a superfície testes dinâmicos. Como resultado, obtém-se dados de temperatura, pressão, vazão, amostras do óleo e etc. Para a execução destes exames, utilizam-se vários equipamentos que ficam instalados sobre as plantas de exploração em terra ou em mar. Estes equipamentos permitem a operação de teste na superfície tratando o óleo que chega do reservatório e deixando-o em condições de ser examinado. A associação de todas estas peças e equipamentos entre si dá-se o nome de Layout. O trabalho da equipe do Surface Well Testing em base é realizar manutenção de todos estes equipamentos que formam o Layout para que a operação em campo seja concluída com sucesso. A manutenção envolve testes de carga e pressão, limpeza, desmontagem e montagem, substituição de peças, lubrificação e etc. No campo, o óleo flui do poço em condições de temperatura e pressão próprias. Através dos equipamentos do Layout faz-se aquisição - 3 -
destas informações, amostras do óleo que chega à superfície são coletadas, separa-se o fluido em fases (água, óleo e gás) e mede-se a vazão de cada uma delas. Os dados produzidos pelo Well Testing caracterizam o poço direta ou indiretamente quanto à qualidade do óleo, quantidade de produção e eventualmente os serviços que devem ser aplicados ao reservatório para se fluir o poço com viabilidade econômica e prática. 2 INTRODUÇÃO Para o período que abrange o meu estágio na Schlumberger, eu alinhei os meus objetivos pessoais com as tarefas descritas no meu Planejamento de Atividades de Estágio. Todo dia há oportunidade de aprender sobre os equipamentos e acessórios, os processos de manutenção dos mesmos e as atividades exercidas pelos técnicos em campo. Vou iniciar este relatório contando a minha primeira obrigação ao chegar na empresa: o treinamento básico de segurança. Na seqüência, vou discorrer sobre os primeiros acessórios que tive contato na base: tubos e curvas sua geometria, os tipos de conexões, classe de pressão e etc. 3 TREINAMENTO DE SEGURANÇA Na minha primeira semana na empresa, estive ocupado assistindo palestras que formam o treinamento mínimo que todo funcionário que vai trabalhar na área deve assistir. Os treinamentos abordaram questões sobre segurança pessoal, pressão, eletricidade, identificação de perigo, trabalho em altura, materiais perigosos, direção defensiva, meio ambiente, segurança da - 4 -
informação, levantamento mecânico, saúde, higiene, gripe aviária, ruído, primeiros socorros, prevenção de lesões, responsabilidade e equipamentos de proteção individual. Concluído o treinamento mínimo, recebi o meu EPI (Equipamento de Proteção Individual) formado por macacão feito de material retardador de chama, capacete, óculos de proteção, bota de cano longo impermeável de couro com bico de aço, luvas e protetores auriculares. Capacete Protetores Auriculares Óculos Luvas Macacão Botas Figura 1 - Equipamento de Proteção Individual (EPI) Vestido a caráter para adentrar na área de trabalho da empresa, acompanhei a gerente de QHSE (Qualidade, Saúde, Segurança e Meio Ambiente) em um tour pela base para tomar conhecimento dos riscos, das -5-
saídas de emergência, dos locais onde encontrar itens de primeiros socorros e o ponto de encontro de evacuação. Depois deste tour eu pude me dirigir até a área de trabalho que fui designado. 4 TUBOS E CONEXÕES O objetivo dos tubos é formar um circuito que une os equipamentos entre si para formar o Layout nas instalações de exploração de petróleo e gás. Para cumprir a sua função corretamente e com segurança, deve-se dar atenção especial à sua classe de pressão de trabalho, manutenção e atestado de certificação. Vou descrever o tipo de conexão de tubos mais comumente utilizada pela Schlumberger, a geometria, as classes de pressão e o procedimento de manutenção destes equipamentos. 4.1 Identificação Os tubos são identificados por sua geometria, diâmetro, classe de pressão e o tipo de vedação. Eles podem ser tubos retos, curvas 45º, curvas 90º, T s, Y s e etc. O diâmetro nominal do acessório é encontrado em 3 e 4 e as classes de pressão vão de 2500PSI até 15000PSI. A vedação das conexões pode ser proporcionada por selo de borracha e metal-metal ou selo metal-metal. 4.2 Nomenclatura As conexões recebem o nome conforme a sua classe de pressão e o seu tipo de vedação. - 6 -
Os dois últimos números da figura (nome) da conexão caracterizam o tipo de vedação: 02 identifica o selo de borracha e metal-metal. O(s) primeiro(s) números multiplicados por mil denotam a classe de pressão de trabalho em PSI atestada pelo fabricante da conexão: 6, 10, 15 e 22. Estes números equivalem, respectivamente, à pressão de trabalho atestada pelo fabricante de 6kPSI, 10kPSI, 15kPSI e 22kPSI. As conexões descritas acima recebem, portanto, os nomes/figuras 602, 1002, 1502 e 2202. 4.3 Vedação Há dois meios comuns de efetuar vedação entre as conexões dos tubos e equipamentos selo de borracha e selo metal-metal e somente selo metal-metal. As conexões com selo metal-metal são chamadas Greylock e a vedação entre os metais acontece por que dois grampos externos à conexão promovem o esmagamento entre as duas partes com um anel metálico entre elas. A conexão mais utilizada para ligar os seus equipamentos do Layout de Testing da Schlumberger é a conexão WECO. Ela promove a vedação nas linhas através de um selo de borracha e um selo metalmetal. Este tipo de conexão possui um pólo Macho e um Fêmea. O Macho normalmente é encontrado nas saídas dos tubos e equipamentos e a Fêmea nas entradas dos mesmos. - 7 -
Macho Fêmea Figura 2 - Conexão WECO A fêmea da conexão possui um selo de vedação de borracha, uma superfície de contato de metal e uma rosca externa. - 8 -
Rosca Externa Superfície de Contato Selo de Vedação Figura 3 - Conexão WECO Fêmea O macho possui uma superfície de contato com o formato do selo de vedação de borracha da fêmea, uma superfície de contato adjacente para a vedação metal-metal e uma peça externa com rosca interna que é fixada na rosca da fêmea e prende as duas partes. - 9 -
Peça Externa Superfície de Contato (Selo de Borracha) Superfície de Contato (Selo metal-metal) Rosca Interna Figura 4 - Conexão WECO Macho Para garantir a fixação de uma conexão à outra, bate-se com marreta na orelha da parte externa do macho. Marreta Orelha Figura 5 - Marreta golpeia a orelha. - 10 -
4.4 Classe de pressão As conexões WECO apresentam diversas classes de pressão de trabalho. A diferença entre as classes está na rosca da conexão. O passo, a espessura e a quantidade de fios de rosca são projetados conforme a pressão de trabalho especificada. A classe de pressão de uma conexão pode ser identificada por cores em adesivos ou pela sua figura, seu nome. Os valores de pressão de trabalho mais comuns na base para conexões WECO são de 2,5kPSI, 5kPSI e 10kPSI. Pressão de trabalho Figura Cor 2,5kPSI 602 Amarela 5kPSI 1002 Vermelha 10kPSI 1502 Preta 15kPSI 2202 Branca Tabela 1 - Classes de Pressão das conexões WECO a c Figura 6 - Roscas das conexões 602 (a), 1002 (b) e 1502 (c) b Vale salvaguardar neste momento que a pressão de trabalho da conexão não garante que o equipamento suportará a mesma pressão. Este valor corresponde apenas à pressão que a conexão, o tubo ou a curva suporta. A pressão de trabalho de um equipamento depende da menor pressão suportada em qualquer ponto, que é igual ou inferior à da conexão. Por exemplo, um tanque vertical fechado tem conexões WECO 602 que suportam 2,5kPSI, mas o seu vaso suporta apenas 150PSI. Logo, a pressão de trabalho do tanque é 150PSI e não 2,5kPSI. - 11 -
4.4.1 Teste de Pressão Quando se realiza testes de pressão em tubos e curvas com conexões WECO, a pressão de teste é 1,5 vezes superior à pressão de trabalho nominal. A pressão de teste é aplicada toda vez que o tubo ou a curva estiver sendo avaliado para re-certificação, a cada cinco anos. Figura Pressão de trabalho Pressão de teste 602 2,5kPSI 3,75kPSI 1002 5kPSI 7,5kPSI 1502 10kPSI 15kPSI 2202 15kPSI 22,5kPSI Tabela 2 - Pressão de Trabalho e Pressão de Teste 4.5 Ácido Sulfídrico (H 2 S) Todos os tubos e curvas que a Schlumberger utiliza são preparados especialmente com materiais que suportam trabalhar com efluente que contenha ácido sulfídrico. Os aços mais comuns para este tipo de serviço são o 4140 e o 4130 são ligas de aços com baixa concentração de carbono, portanto macios. Estes aços são recomendados pela norma NACE MR0175, que é a norma adotada pela Schlumberger quanto a materiais e equipamentos em serviço com presença de ácido sulfídrico. A norma NACE MR0103 também trata de materiais resistentes ao ácido sulfídrico recomendados para a indústria do petróleo. Há dois bons motivos para se proteger deste gás. O primeiro é que ele pode difundir no aço comum e promover trincas na tubulação, que por decorrência disto, pode romper e vazar o efluente e o gás. O segundo motivo é que o ácido sulfídrico pode ser mortal se inalado em grande quantidade. - 12 -
Ao difundir na estrutura cristalina de um aço duro, o ácido provoca fissuras e trincas. Em um aço macio, a estrutura cristalina é mais elástica e permite a presença do ácido sem romper. Figura 7 Adesivo atestando proteção para H 2 S 4.6 Manutenção O procedimento de manutenção nos tubos e curvas que chegam à base envolve inspeções visuais e checagem do histórico do acessório na rede de dados da empresa. Primeiramente, faz-se vistoria da parte externa do corpo da peça com o objetivo de detectar fissuras, corrosões ou fraturas no material. Também se faz uma rápida inspeção no interior do tubo à procura de partes erodidas por fluidos ou areia para checagem do diâmetro interno máximo aceitável para a tubulação correspondente. Os itens a serem observados a seguir são as roscas interna (macho) e externa (fêmea) das conexões WECO do tubo ou da curva. - 13 -
Danos em quaisquer das roscas do acessório podem torná-lo inutilizável permanentemente. Quando se liga uma conexão WECO, a superfície de contato do macho de uma peça deve ir de encontro ao selo de vedação da fêmea de outra peça. Por este motivo, deve-se também revistar a superfície de contato e o selo de vedação a procura de avarias. O selo de borracha é destacável e pode ser substituído se estiver danificado. Se o acessório estiver em boas condições segundo o exame visual, pode-se avançar ao próximo passo da inspeção do tubo ou da curva. Cada acessório possui um número de série único que o identifica. No banco de dados da empresa há uma lista que contém todos os acessórios e suas informações. Uma dessas informações é a data em que foi realizado o seu último teste de carga. A cada cinco anos um tubo ou curva deve ser submetido a um teste de carga minucioso executado por uma empresa terceirizada competente. Este teste envolve ensaios não destrutivos com líquidos penetrantes e com partículas magnéticas e teste de pressão e o atestado de operacionalidade do componente é atualizado no sistema. Se em trabalho de campo houver algum problema qualquer com o tubo ou com a curva, o operador de campo deve entrar em contato com a equipe de certificação e inserir uma observação no sistema sobre o problema em determinado componente. Seguindo o procedimento de manutenção, a verificação do tubo e da curva no banco de dados serve para averiguar a validade do teste de carga e procurar alguma observação de não operacionalidade do componente. Em seguida, lavam-se os tubos e curvas e aplica-se graxa lubrificante em suas roscas internas e externas. Finalmente instalam-se protetores de roscas adequados nas peças para garantir armazenagem e transporte de forma segura. - 14 -
5 REFERÊNCIAS [1] Treinamento Online da Schlumberger [2] Field Operating Handbook, 1977 [3] NACE Standard MR0175-2002, Sulfide Stress Cracking Resistant Metallic Materials for Oilfield Equipment [4] NACE Standard MR0103-2003, Materials Resistant to Sulfide Stress Cracking in Corrosive Petroleum Refining Environments - 15 -
6 ANEXOS 6.1 Trecho da norma NACE MR0175-2002 - 16 -
6.2 Trecho da norma NACE MR0103-2003 - 17 -