Petrobras investe em novas tecnologias offshore

Manifold submarino instalado no campo de Marlim à profundidade de 800 metros

Petrobras vem investindo no uso de manifolds com novas tecnologias, visando  simplificar os sistemas de produção offshore. É o caso do manifold submarino com  atuação compartilhada, provido de válvulas manuais operadas por uma ferramenta que se desloca no topo  do manifold para operar as diversas válvulas. “O protótipo de manifold submarino com atuadores compartilhados já está em funcionamento. Estamos também estudando sistemas  submarinos com acionamento totalmente elétrico”, diz Cezar Paulo, gerente de  Tecnologia Submarina do Centro de Pesquisas da Petrobras. Este protótipo já se  encontra instalado e operando no campo de Enchova Oeste. O uso do manifolds submarinos é recomendado quando se reúnem diversos poços em  uma mesma região e longe da plataforma de processo, ganhando com a redução do número  de linhas flexíveis – dutos submarinos – e de umbilicais de controle. “Sua vantagem é reduzir o custo do sistema pois, ao invés de diversos dutos ligando os poços individualmente à plataforma, teremos apenas um duto coletor, reduzindo também as cargas na  plataforma”, explica Cezar Paulo.  Mas como para toda ação, existe uma reação, quando um manifold entra em dificuldade,  os poços a ele ligados (de quatro a oito poços) param de produzir, dependendo da falha.  Para reduzir este impacto, os manifolds são construídos, de forma modularizada.  São empregados tanto módulos de controle, como módulos de válvulas  (normalmente um módulo para cada dois poços). Cada módulo pode ser retirado  individualmente, reduzindo o impacto até que a falha seja reparada.

Outro estudo em que os engenheiros da Petrobras estão debruçados é o desenvolvimento  de sistemas submarinos totalmente elétricos, isento de linhas hidráulicas. Nas árvores  de natal, existem alguns sensores submarinos que enviam sinais para a plataforma  (sensores de pressão, de temperatura e de detecção de passagem de pig), a quilômetros  de distância, de onde são controlados. O comando de abertura e fechamento das válvulas  é feito por pressurização das linhas de controle (que vai dentro do umbilical de controle),  sendo uma linha hidráulica para cada válvula, nos sistemas com controle hidráulico direto.  Nos sistemas com controle eletro-hidráulico multiplexado, é necessário apenas uma linha  hidráulica e um cabo elétrico. O sinal é enviado através do cabo elétrico ao módulo de  controle submarino, que possui uma eletrônica que comanda a abertura da solenóide  correspondente à válvula que se deseja abrir. O que são árvores de natal e manifolds? Muito se ouve falar em árvores de natal e manifolds, mas pouco se sabe o que realmente  são estes equipamentos. Árvores de natal são conjuntos de conectores e válvulas usadas  para controlar o fluxo dos fluidos produzidos ou injetados, instalados em cima da cabeça  de poço. O manifold é um equipamento de passagem e de manobra da produção, onde o  óleo é agrupado em um mesmo coletor. “O uso de manifold submarino não dispensa o uso de árvore de natal molhada”, explica o gerente de Tecnologia Submarina do Cenpes. Existem diversos tipos de árvores de natal, usadas tanto no mar quanto em terra. Quando  usada em poços submarinos, ela é chamada de árvore de natal molhada.  Pode ser diver assisted ou diverless. Na diver assisted, mergulhadores ajudam a acoplar os dutos submarinos à árvore.  A diverless é usada quando a profundidade é superior a 300 metros e pode ser do tipo com cabos de guia (guideline) ou guidelineless. A guidelineless é usada para maiores  profundidades, quando a instalação é realizada a partir de embarcações com posicionamento dinâmico, não ancoradas. Segundo Cezar Paulo, o Brasil apresenta o maior número de árvores de natal molhadas do  tipo diverleless guidelineless, devido ao pioneirismo da Petrobras na exploração em  águas profundas – entre 1977 e 2000, a companhia instalou 386 árvores de natal  na costa brasileira. Acompanham os sistemas de produção 60 manifolds, 2.221 km  de linhas flexíveis e risers, 1.394 km de umbilicais hidráulicos e 1.834 km de linhas rígidas. Os mais tradicionais fabricantes de árvore de natal molhada com os quais a Petrobras  conta são FMC-CBV, ABB, Kvaerner, Cooper-Cameron e Dril-Quip.

Árvore de natal molhada para 1000 metros de lâmina d’água (LDA) sendo instalada com as linhas flexíveis no método lay-away

ABB desenvolve sistema de separação submerso A ABB desenvolveu um sistema submerso para separação de óleo e água, alternativo aos sistemas convencionais. O Sistema de Separação Submarina batizado de Subsis (SUBsea Separation and Injection System) processa a separação de água, óleo e gás ainda no fundo do mar, reinjetando a água no reservatório.  O primeiro equipamento já está em funcionamento no campo de Troll Pilot – numa  lâmina d’água de 350 metros no Mar do Norte.  O campo de Troll, operado pela Norsk Hydro, está localizado a 60 quilômetros de Bergen,  na Noruega. O óleo processado nesse campo possui uma quantidade grande de água, o que viabiliza economicamente a instalação do equipamento. O campo só não possui gás em quantidade suficiente para incentivar a separação – mesmo assim,  na Noruega não é comum a adoção de gás–lift.  “O separador horizontal teria condições de separar as três fases, só que não havia interesse da operadora em separar o óleo do gás, primeiro porque não havia uma quantidade grande, e gás era condensado, podendo causar mais problemas do que ganhos”, conta Francisco Dezen, gerente de Tecnologia e Desenvolvimento da ABB do Brasil. O projeto começou a ser desenvolvido há quatro anos pela ABB e Norske Hydro.  “Desenvolvemos todo o processo de separação, baseado num separador horizontal por gravidade, caracterizado por sua entrada com um formato especial, criando uma centrifugação que inicia a separação do óleo e da água”, disse o gerente da ABB.  Nesse ponto, a água está praticamente separada. Então é succionada até uma bomba que  a injeta num poço de petróleo utilizado para injeção de água. Outra vantagem é a redução da contrapressão na coluna de produção, devido ao transporte do óleo isento de água,  o que proporciona uma redução de até 50% no consumo de energia. “O que acontece em  Troll Pilot, além do acréscimo volumétrico na produção, por estar enchendo a sua linha só com óleo, há a redução na pressão do reservatório.  De saída, o campo chegou a produzir 20% a mais do que o esperado”, conta Dezen.  O equipamento é controlado remotamente, por meio de fibra óptica, que transmite todos os dados até a plataforma. Por um umbilical de potência, a energia elétrica é enviada até a bomba, os comandos hidráulicos são enviados até as válvulas e os dados são adquiridos por meio de fibra óptica. No Campo de Troll, o Subsis está instalado em uma template – estrutura metálica instalada no fundo do mar. Esse tipo de estrutura é comumente encontrada no Mar do Norte, para a perfuração de poços e instalação de equipamentos.  “Dentro dessa estrutura metálica tem um tanque horizontal, onde está o bico injetor, a árvore de natal submarina para o poço de injeção de água e a bomba para injeção  de água”, explica o gerente.

Equipamento instalado no campo de Troll Pilot

Dezen destaca ainda outros desenvolvimentos paralelos ao Subsis, como o sistema  de distribuição de energia elétrica e os medidores de nível desenvolvidos para serem  instalados no fundo do mar.  Um dos pontos fundamentais no processo de separação é o nível óleo – água – gás estar  equiparado aos parâmetros determinados. “Como é algo que está indo para o fundo do mar,  que não poderá receber uma manutenção constante, houve a necessidade de desenvolver  medidores de última geração. Um deles trabalha por ressonância magnética, enquanto outro opera por indutância combinada com capacitância elétrica. Existe ainda uma  ferramenta que pode trocar esses medidores em caso de falha, e o próprio equipamento tem um sistema de by pass – um pequeno manifold submarino no qual todo o óleo  vai direto para a plataforma – no caso de haver algum problema”. Paralelamente ao Subsis, a ABB desenvolveu o sistema submarino de distribuição de energia  elétrica – Sepdis, que consiste em um transformador que reduz a tensão de distribuição de energia elétrica para a tensão de consumo das plataformas.  Além do sistema, a ABB também desenvolveu os equipamentos, como o conector elétrico  de 16 KvA. Novidade para o mercado brasileiro O sistema pode ser interessante para o mercado brasileiro, pois elimina também  a necessidade da instalação de sistema de separação em plataformas flutuantes,  reduzindo seu tamanho e custo. A própria Petrobras desenvolveu um sistema de separação baseado numa coluna  vertical, com uma helicoide, que imprime a centrifugação na entrada do fluido, para separar  as três fases. A intenção da empresa era separar o gás – para posterior reinjeção no poço – da fase líquida – para ser processada na superfície. Por enquanto, esse é o único equipamento para separação de óleo – água – gás instalado  no Brasil.  Mas as duas tecnologias apontam para a utilização de um tanque horizontal de decantação.  “Provavelmente haverá confluência de idéias, e estaremos vendo algo similar ao  Subsis instalados no país”, prevê Dezen.

Kvaerner lança umbilical integrado de produção Se existia algum mistério na exploração em águas profundas, ele está acabando! A Kvaerner é responsável por parte disso, ao criar, em função da necessidade do mercado mundial – inclua-se aí o Brasil um moderno umbilical integrado de produção, com tubos de aço, em substituição às linhas constituídas de termoplásticos. Após passar por uma grande reestruturação a Kvaerner atualmente concentra suas  atividades em duas grandes divisões: Oil & Gas e Engenharia e Construção. A divisão de Oil & amp; Gas está a todo vapor no mercado brasileiro de equipamentos  subsea, onde já atua há cerca de cinco anos, através de sua subdivisão KOP  (Kvaerner Oilfield Products), enquanto que a divisão de Engenharia e Construção da  Kvaerner recebeu neste mês a carta de intenção de um contrato EPCM para a fabricação de uma planta geradora de energia a gás em Macaé (Macaé Merchant) de propriedade da empresa Texana El Paso (700 Mw). De acordo com o coordenador de marketing da empresa, Johnar Olsen, os planos são  ousados: “A empresa pretende aumentar a sua participação no mercado de  equipamentos subsea, e desenvolver os novos mercados, de acordo com a sua atual estrutura que está assim organizada: Kvaerner do Brasil: é a entidade responsável  pelas atividades da Kvaerner na América do Sul e abaixo dela atuam as subdivisões:  KOP-Kvaerner Oilfield Products; KPS- Kvaerner Process Systems; KOG/MMO  – Maintenance, Modification & Operation; KE& C – Kvaerner Engineering and Construction; KPB-Kvaerner Pulping & Paper. Olsen explica os planos da empresa em Macaé, onde a empresa está investindo em uma  nova estrutura para possibilitar maior agilidade no atendimento ao cliente. “Como estamos trazendo novas tecnologias para o mercado brasileiro, tanto Upstream como Downtrean, se fez necessário nos aproximarmos do cliente. Atualmente este mercado, juntamente com a costa Oeste da África e o Golfo do México estão fortemente destacados no plano  estratégico da empresa para os próximos 5 anos.  Já a área de Papel e Celulose está para ser vendida e não mais fara parte do grupo Kvaerner que já esta presente no Brasil há mais de 30 anos, concentrando nossas atividades nas áreas com maior integração e sinergia, ou seja, Oil & Gas e Engenharia & Construção”. Umbilical IPU e o mercado brasileiro Líder no mercado mundial deste tipo de umbilicais (steel tubes) e qualificada para  profundidadede até 2.000 metros. a empresa não mediu esforços para demonstrar a superioridade desse equipamento em comparação às outras estruturas disponíveis no  mercado e o potencial deste conceito de umbilical pode ser medido pela totalidade instalada ao redor do mundo: 850Km sem que nenhum tipo de falha ou acidente tenha ocorrido.  (Novos projetos: Bonga na África e Canyon Express no Golfo do México). Em função da necessidade do mercado mundial e o domínio da tecnologia de umbilicais  (steel tube) a Kvaerner sai na frente e lança um moderno conceito de umbilical  integrado de produção (IPU), com tubos de aço, em substituição às linhas constituídas  de termoplásticos agregada à linha de  produção em um mesmo produto. Na prática, este novo umbilical, desenvolvido na unidade de produção de Moss, na  Noruega, traz como vantagem a utilização de tubulações de aço em conjunto com as linhas de exportação da produção, injeção de fluidos, transmissão de energia elétrica, sinais  hidráulicos e elétricos em uma única linha, além da redução nos CAPEX e OPEX,  bem como aquelas decorrentes da redução da infra-estrutura submarina de  umbilicais e linhas de escoamento de produção.  Batizada de IPU (Integrated Production Umbilicals), este novo umbilical traz uma configuração  que contém uma linha de escoamento de grande diâmetro interno (6” a 12”) para transporte  de petróleo e gás, com isolamento térmico que impede o resfriamento da produção durante  a operação normal. Com acordo de cooperação técnica com a Raychem para aquecimento elétrico, com a NSW para cabos de força e com a I.D. FOS para monitoração térmica, o  IPU tem suficientes cabos de sinais e de força e tubos hidráulicos para operar  diversos poços, sem mencionar condutores HV de alta capacidade para operar  bombas e motores submarinos. IPU elimina necessidade de injeção de inibidor É certo que, atualmente, um dos grandes problemas no escoamento é a formação/obstrução de hidratos e deposição de parafinas nas linhas de produção. Na maioria dos casos é  necessária a injeção contínua ou descontínua de inibidor de hidrato, que costuma ser  bastante dispendiosa e exige uma grande capacidade de armazenamento.  O mais grave, segundo especialistas, é que a injeção contínua de inibidores pode causar contaminação do produto e, na verdade, acontece apenas uma minimização  do problema. Com o IPU estas desvantagens podem ser evitadas, utilizando-se uma  combinação de tubulações isoladas e aquecidas, em que entra a concepção deste novo  umbilical. O IPU foi apresentado em março deste ano no Brasil, e ganhou adeptos, já que tem um  grande potencial na área internacional. A Petrobras já está desenvolvendo a  utilização do IPU com diâmetro de 2,5 polegadas.