Lançamento de Linhas PNV-2587

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Lançamento de Linhas

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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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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.

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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

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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.

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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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Operação - Descrição

 Os navios do tipo PLSV são utilizados para lançamento e interligação de pipelines submarinos.

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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

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Manifolds - Componentes

 Válvulas e dutos

 _Estrutura

 _{Fundação (ancoragem do equipamento)}  Sistema de controle

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Manifolds

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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.

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Operação - Descrição

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Operação - Descrição



Velocidade de instalação

_S-lay _{4.5 km/dia} _J-Lay _{2.0-2.5 km/dia} _Reel-lay _{1.0-2.0 km/hora} 

Lâmina da água

_S-lay _{shallow to limited; 300-500m; 2000m.}

_J-Lay _{(ultra) deep; 3000m +}

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Operação - Descrição



Diâmetros dos pipes

_S-lay _{até 60” sem limite de espessura (máxima 72”)} _J-Lay _{até 24”-32” sem limite de espessura,}

_{Reel-lay até 24” limite de espessura (D/t<22 para evitar o}

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Operação - Descrição

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 ++ + +++

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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}

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Operação - Procedimentos

 Convencionalmente, a operação se dá nas seguintes etapas: i. Manuseio das pipe joints no convés, usando navios-guindastes; ii. Manuseio das juntas nas transportadoras (conveyors) para

chanfro (beveling) e união das juntas em pares (double joints);

iii. Armazenagem de double joints;

iv. Colocação das double joints na linha de fogo principal (main

firing line);

v. Colocação dos dutos no fundo do mar evitando geração de

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Vídeo - Procedimentos



https://www.youtube.com/watch?v=f8MwmRhmbX

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Operação - Procedimentos

 O pipeline pode ser instalado na forma de carretel

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Embarcações - Descrição

 O termo PLSV se aplica a todos os tipos de embarcações

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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.)

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Embarcações - Descrição

 Exemplos deste grupo incluem “Pipelay Semisubmersibles”,

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Embarcações - Descrição

 Pipelay Semisubmersibles

 Plataformas com capacidade de soldar seções de pipeline e instalá-las com precisão no leito marinho

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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.

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Embarcações - Descrição

 Pipelay Ships (Barcaças)

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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}

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Embarcações - Descrição

 Pipelay Reel Ships

 O pipeline é construído onshore carregado em um carretel na embarcação em uma única peça

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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)

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Embarcações - Descrição

 Tow or Pull Vessels

 O pipeline é produzido onshore e rebocado ao mar quando completado

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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}

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Embarcações

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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: 51.480 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

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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: 51.480 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 com5 estações de soldagem para double-joints e4 estações de revestimento

 _{Diâmetros do duto: 2 a 60 polegadas de diâmetro externo}  Capacidade de armazenamento de dutos: 22.000t

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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?

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Dados necessários para planejamento

de uma campanha



Taxa de lançamento



Delays esperados por condições ambientais



Potencial de produção de óleo associado

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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.

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Planejamento de Operações



O problema consiste em determinar a sequência de

execução das tarefas de interligação que minimizem

o custo de oportunidade.

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Parâmetros & Variável de Decisão

jk

a

jt

c

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

k j

p

j

r

Instante de liberação da tarefa j









0

1

t jk

x

Se a tarefa j for iniciada pela embarcação k no instante t Em caso contrário

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Modelo

Matemático

 

j

t

k

x

k

t

x

j

x

a

x

c

t jk n j t p t s s jk m k p T r t t jk jk m k n j p T r t t jk jt k j k j j k j j

,

1 ,

0 ,

1

1 :

to

subject

min

1 1 1 1 1 1 1













 

 

 _ _ _         

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Exemplo



Alocação Ótima de uma Lista de Tarefas

Navio 1 Navio 2 Navio 3 Navio 4 13 2 5 8 14 10 7 15 3 6 9 12 11 1 4

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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

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Referências

1. "Solitaire, the largest pipelay vessel in the world". Allseas. Retrieved 27 May

2009.

2. Bay, Y.; Bay Q. – “Subsea Pipelines and Risers” – Ed. Elsevier, 2005.