Apresentação de Mecatrônica - Ernesto e Maurício

Sistemas de Controle Subsea

Estudantes:

•Ernesto Prendin Neto

•Mauricio Antonio Surek

Apresentação dos principais equipamentos Subsea

O que são Sistemas de Controle

Tipos de Sistemas de Controle

Principais componentes

Sumário

Principais equipamentos Subsea

O que é Sistemas de Controle?

19 April 2023 Slide 6

Controle do Poço:- Vazão- Direcionar fluxo- IntervençãoStatus do Poço:- Pressão- Temperatura

Abrir e fechar válvulas Fazer leituras


Critérios de Projeto

Fatores a serem considerados durante o projeto de um sistema:

•Distância até o reservatório;

•Geografia do reservatório e a

profundidade da água;

•Nº e tipo dos poços (óleo, gás, injeção de

água, etc);

•Nº de funções a serem monitoradas;

•Itens subsea típicos a serem controlados;

•Nº e tipos de válvulas (chokes);

•Válvulas de medição de químicos;

•Separadores;

Variáveis de medição típicas em sistemas de produção Subsea:

•Pressão;

•Temperatura;

•Vazão do poço (diferencial de pressão);

•Posição da válvula;

•Posição do Choke

•Taxa de produção da áreia

•Detecção de Pig

Limpeza do SistemaPressões para atuação hidráulicaTensões e corrente para atuação elétrica

Sinais de comunicação

Tipos de Sistemas de Controle

19 April 2023

Overview - Sistemas de Controle

Slide 9

Controle Hidráulico Direto

ATUADOR

VÁLVULA

HPU - Unidade de potência hidráulica

Reservatório

Bomba

Acumulador

Retorno

Fornecimento Painel de controle do poço

ÁRVORE

Umbilical

OPERAÇÃO■ Para abrir uma válvula da árvore, o operador

coloca a válvula do Painel de Controle da superfície na posição aberta, direcionando fluído de controle para o atuador da válvula.

■ Para fechar uma válvula da árvore, o operador coloca a válvula do Painel de Controle da superfície na posição fechada, ventando fluído de controle do atuador de volta ao reservatório.


Hidráulico Pilotado

OPERAÇÃO■ Para abrir uma válvula da árvore o

operador coloca a válvula do Painel de Controle da superfície na posição aberta, direcionando fluído de controle à válvula pilotada do SCM. A válvula pilotado abre permitindo fluxo do fluído de controle do acumulador para o atuador.

■ Para fechar uma válvula da árvore, o operador coloca a válvula do Painel de Controle da superfície na posição fechada, ventando fluído de controle da válvula pilotada, permitindo que o atuador seja ventado através da válvula pilotada de volta ao reservatório.

Umbilical

HPU – Unidade de Potência HIdráulica

Retorno

FornecimentoPainél de Controle

ATUADOR

VÀLVULA

ANM

Módulo de controle Subsea(SCM)


Hidráulico Pilotado

RESUMO

Sistemas pilotados possuem suprimento hidraulico dedicado para cada linha de piloto de

cada função subsea e uma linha hidraulica de suprimento para um simples SCM.

No SCM, um acumulador hidraulico armazena energia hidraulica para acelerar o tempo de

resposta durante abertura da válvula.

VANTAGENS

Baixo custo

Confiabilidade é alta devido a componentes críticos estarem na superfície

Acesso para manutenção é fácil, componentes críticos na superfície

DESVANTAGENS

Ainda lento

dump valves can be used to speed up tree valve closure time

Grande número de mangueiras (uma por função e uma para cada linha de fornecimento)

Limite de distância devido a resposta lenta

Monitoramento Subsea requer pares elétricos dedicados no umbilical


Hidráulico Sequenciado

Umbilical

Retorno

Fornecimento

ATUADOR

VÁLVULA

ATUADOR

VÁLVULA

ATUADOR

VÁLVULA

P1 P2 P3

V1 V2 V3

5075100

Painel deControle

ANMs




Eletro-Hidráulico

Umbilical

Retorno

Fornecimento

Estaçãode controle

estre(MCS)

ATUADOR

VÀLVULA

ANM

Fornecimento de potência

OPERAÇÃOPara abrir uma válvula da árvore, o operador fechado a “chave” no painel MCS. Isto energizará a solenóide na válvula pilotada, premitindo o fluxo do fluído de controle para o atuador.




Eletro-Hidráulico

RESUMO

Sistemas Electro-hidraulicos possuem resposta rápida em grandes distâncias, devido a

energização instantânea da solenóide do SCM quando a chave é fechada no MCS.

Cada função requer um par elétrico no umbilical.

VANTAGENS

Opera em grandes distâncias com resposta rápida.

Pode ser monitorado posição da válvula (confirmação de abertura)

(necessita 1 par de fios para cada ponto monitorado).

DESVANTAGENS

Custo alto, devido a:

Maior complexidade do umbilical (Eletro-Hidraulico)

Maior complexidade do SCM (Subsea Control Module)

Componentes elétrico subsea, (vedações, conectores elétricos)


Eletro-Hidráulico Multiplexado

Umbilical

ATUADOR

VÀLVULA

ANM

Unidade dePotência hidráulica

Unidade dePotência elétrica

Estação de controle

mestre

Módulos eletrônicosSubsea

SensoresPressão, Temperatura, etc

Sinal Potência Hidráulico



Eletro-Hidráulico Multiplexado

RESUMO

O MCS neste conceito é implementado por um computador, o qual comunica-se com o micro-

processador da eletrônica submarina. A EPU (Electrical Power Unit) fornece alimentação para a

eletrônica submarina.

OPERAÇÃO

Para abrir uma válvula da árvore, o operador utilizado a interface homem-máquina do MCS.

O MCS envia a mensagem codificada para a SEM (Eletrônica submarina), a qual interpreta a

mensagem e energiza a solenóide referente a válvula pilotada comandada, permitindo o fluxo de

fluído de controle para o atuador da árvore.

Durante períodos que não há válvulas em operação, o MCS requisita dados da SEM referente

aos sensores (pressão, temperatura, vazão, etc), os quais são mostrados na interface homem-

máquina.

Principais Componentes


Topside: MCS & EPU

Unidade de Potência elétrica (EPU)

- Fontes de Tensão e Corrente- Isoladores/Proteção

Estação de controle mestre (MCS) - Computador Industrial

- Modems e switches- PLC


HMI – Manifold Albacora


Operando Válvulas


Subsea: SCMs

Módulos de controle Subsea (SCM)

- Controle das válvulas

- Leitura dos sensores

- Comunicação com Topside (MCS/EPU)


Subsea: DCVs, SEM

SCM

DCV

Montagem Hidraulica

SEM (Módulo Eletrônico)


Subsea: Chokes

Válvulas Choke

Regula o fluxo


Subsea: Distribuição Hidráulica

Jumpers Hidráulicos

Placa Hidráulica (Stabplate)


Subsea: Distribuição Elétrica

Jumper Elétrico

Conectores Elétricos


Subsea: Instrumentos

- Pressão

- Temperatura

- Detector de Pig

- Medidor de vazão

- Medidor multifásico

- 4 a 20 mA

- Modbus

- Canbus

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