UVA Engenharia Submarina - Aulas 3 e 4
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Engenharia de Petróleo e Gás - UVA
Disciplina: Engenharia Submarina
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Árvore de Natal Molhada
1. Histórico
2. Definição e funções.
3. Tipos.
4. Evolução histórica.
5. O Sistema ANM.
6. ANM Horizontal.
7. Operações via UEP.
8. Controle e monitoração da ANM através da UEP.
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Árvore de Natal
As origens desta denominação remontam à década de 30. Os habitantes de uma província petrolífera dos EUA, logo associaram o equipamento quando coberto de neve, com o tradicional enfeite natalino. O apelido extrapolou fronteiras e foi o sistema de produção adotado nos poços terrestres. Ao ser iniciar a exploração submarina de petróleo o equipamento recebeu ,por analogia, o apelido de Árvore de Natal Molhada.
ANC – Árvore de Natal Convencional
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Árvore de Natal Molhada
A árvore de natal submarina molhada, mais conhecida como árvore de natal molhada (ANM), é um equipamento para uso submerso constituído basicamente por um Bloco principal (Corpo), Conector Hidráulico (perfil H4), um conjunto de válvulas gaveta (5”ou 4” e 2”), um conjunto de linhas de fluxo e um sistema de controle a ser interligado ao painel localizado na unidadeestacionária de produção (UEP).
Funções:• controlar o fluxo produzido ou injetado no poço;• promover barreira de segurança do poço.
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Árvore de Natal Molhada - Tipos
1. Conforme uso ou não de cabos-guia.
2. Conforme a posição das válvulas.
3. Conforme instalação e conexão das linhas de fluxo.
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Árvore de Natal Molhada – TiposConforme uso ou não de cabos-guia
ANM GL - GUIDE LINE (COM CABOS GUIA)• POSTES-GUIA CONEXÃO DE CABOS-GUIA E AUXÍLIO NA
ORIENTAÇÃO DA ANM, BOP E FERRAMENTAS• SONDA ANCORADA• SONDA DP (ANALISAR CADA SITUAÇÃO)• INSTALADO EM LDA (lâmina d’água) DE ATÉ 400 METROS
ANM GLL - GUIDE LINELESS (SEM CABOS GUIA)• ORIENTAÇÃO DA ANM, FERRAMENTAS NO PRÓPRIO
EQUIPAMENTO (USO DE FUNIS)• SONDA ANCORADA• SONDA DP (posicionamento dinâmico)• NÃO HÁ LIMITE DE LÂMINA D’ÁGUA
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Árvore de Natal Molhada – TiposConforme uso ou não de cabos-guia
Sistema Guideline Sistema Guidelineless
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Árvore de Natal Molhada – TiposConforme a posição das válvulas
• ANM Convencional (Válvulas instaladas no bloco Principal da
ANM)
• ANM Horizontal (Válvulas instaladas no bloco lateral )
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ANM Convencional X ANM Horizontal
ANM Convencional ANM Horizontal
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Árvore de Natal Molhada – TiposConforme instalação e conexão das
linhas de fluxo
ANM GL - GUIDE LINE (COM CABO GUIA)• GL- DO – DIVER OPERATED• GL- DA – DIVER ASSISTED• GL- DL – DIVER LESS• GL- DLL – DIVER LESS LAY AWAY
ANM GLL - GUIDE LINELESS (SEM CABO GUIA)• GLL- DLL – DIVER LESS LAY AWAY• GLL- CVI – CONEXÃO VERTICAL INDIRETA• GLL- CVD / MLF – CONEXÃO VERT. DIRETA C/ MLF• GLL- CVD / MCV – CONEXÃO VERT. DIRETA C/ MCV
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Árvore de Natal Molhada
Evolução Histórica
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ANM Tipo GL DO (Diver Operated)
• LDA até 200 m.• Utilizadas entre 1970 e 1980.• Operada com mergulhador.• Bloco ANM - bore de 4 pol.• Anular - acesso lateral.• Válvulas da ANM: manual e
hidráulicas.• Funções tipicamente exercidas por
mergulhador:• acionamento de válvulas manuais;• travamento/destravamento da
ANM ao poço (somente DO1);• conexões de linhas de fluxo e de
controle.
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ANM Tipo GL DO (Diver Operated)Continuação
• ANM DO1 (LDA até 120 m): perfuração e completação com plataforma do tipo PA;• conector da ANM mecânico.
• ANM DO2 (LDA até 120 m): perfuração com plataforma do tipo PA e completação com SS;• conector da ANM hidráulico.
• ANM DO3 (LDA até 200 m): perfuração e completação com SS.• conector da ANM hidráulico.
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ANM Tipo GL DA (Diver Assisted)
• LDA até 300 m (lâmina d’água máxima para mergulho).
• Utilizadas a partir de 1980.• O único trabalho previsto para
mergulhadores é a conexão das linhas de fluxo e controle.
• Não existem válvulas de acionamento manual.
• Inconveniente característico (assim como as ANMs DO): toda vez que for necessário retirar a ANM, se faz necessário o uso de mergulhadores para desconexão e reconexão das linhas da ANM.
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ANM Tipo GL DA (Diver Assisted)Esquemático de ANM DA sem BAP
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ANM Tipo GL DL (DiverLess)
• LDA até 400 metros.• Todas as conexões feitos através de
ferramentas ou conectores hidráulicos, inclusive linhas de fluxo e controle.
• Válvulas hidráulicas.• Os sistemas de conexão das linhas de
produção e controle à ANM eram de dimensões bastante elevadas e pouco operacionais. O problema mais frequente era a dificuldade de se conseguir um perfeito alinhamento das linhas de fluxo e controle com os conectores das ANMs.
• As ANMs deste tipo retiradas foram convertidas em DA.
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ANM Tipo GL DLL (DiverLess LayAway)
• Estas ANMs solucionaram o maior problema das ANM’s do tipo DL, ou seja, a dificuldade de conexões das linhas de fluxo e controle àANM.
• Estas ANM’s já descem com as linhas de fluxo e controle conectadas diretamente à ANM, ou como outra opção, conectadas a uma base adaptadora de produção (BAP), descida antes da própria ANM.
• Possuem também interface para operações com ROV (Remote Operated Vehicle).
• A descida de ANM, ou da BAP, é feita em conjunto com as linhas de fluxo e controle lançadas por um navio, de onde vem a classificação lay-away.
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ANM Tipo GL DLL (DiverLess LayAway)
Continuação• Desvantagem: necessidade de ajuste perfeito dos cronogramas de
trabalho do barco de lançamento com a sonda de completação.
• Vantagem: existência de um berço na base adaptadora de produção (BAP), onde o mandril das linhas de fluxo (MLF) vai se apoiar e travar. Portanto, caso seja necessária a retirada da ANM, as linhas de fluxo e controle permanecerão intocadas, tornando a reconexãoentre o conector das linhas de fluxo (CLF) e o MLF automática, quando da reinstalação da ANM.
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ANM Tipo GL DLL (DiverLess LayAway)
Continuação
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ANM Tipo GLL (Guidelineless)
• Utilizadas para poços com lâmina d’água profunda, perfurados por unidades de posicionamento dinâmico (sem cabos guia) ou por unidades com padrão de ancoramento especial (até 1000 metros de lâmina d’água);
• Estas ANMs utilizam também uma base adaptadora de produção (BAP), com funções idênticas àquelas das ANMs DLL.
• Como o sistema de cabeça de poço submarino (SCPS) não utiliza cabos guia, todas as orientações nos acoplamentos são feitas através de grandes funis, utilizando sistemas com rasgos e chavetas;
• Este tipo de árvore é o mais avançado modelo existente no mundo.
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ANM Tipo GLL DLL (Guidelineless Layaway)
• Conexão de linhas na ANM no moon pool através de mandril das linhas de fluxo.
• Descida de ANM com linhas –operação conjunta entre sonda e barco de lançamento.
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ANM Tipo GLL DLL (Guidelineless Layaway)
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ANM Tipo GLL CVI (Guidelineless -Conexão Vertical Indireta)
• Não há necessidade de BAP instalada no poço.
• Mandril de linha de fluxo acoplado ao trenó.
• Durante a operação de lançamento de trenó não há necessidade de
apoio da sonda.
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ANM Tipo GLL CVI (Guidelineless -Conexão Vertical Indireta)
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ANM Tipo GLL CVD com MLF (Guidelineless - Conexão Vertical Direta
com MLF)
• Lançamento do mandril (MLF) direto na BAP pelo barco de
lançamento.
• Deve-se lançar o mandril após instalação da BAP.
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ANM Tipo GLL CVD com MLF (Guidelineless - Conexão Vertical Direta
com MLF)
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ANM Tipo GLL CVD com MCV (Guidelineless - Conexão Vertical Direta
com MCV)• Lançamento de linhas após descida de ANM resulta em otimização
na completação de poços.
• BAP com 1 módulo de conexão vertical (MCV).
• BAP com 3 MCVs (produção, anular e umbilical de controle).
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ANM Tipo GLL CVD com MCV (Guidelineless - Conexão Vertical Direta
com MCV)
• BAPs com 1 MCV: LDA até 1350 m.• BAPs com 3 MCVs: LDA maior que 1350 m.• Por que? Esta separação é muito importante para que os navios de
lançamento de linhas possam realizar a operação, tanto efetuando a conexão primeiramente na ANM (denominada “conexão em primeira ponta”) e lançando em seguida até a plataforma de produção, quanto conectando inicialmente na plataforma de produção e posteriormente na ANM (denominada “conexão em segunda ponta”). Nos lançamentos em segunda ponta, para grandes LDAs, a carga corespondente à soma das linhas flexíveis de produção, anular e umbilical de controle é muito alta, o que inviabiliza o seu lançamento.
Definição técnica, na prática existe padronização.
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O Sistema ANM
O sistema ANM convencional é composto pelos seguintes
equipamentos:
• BAP (Base Adaptadora de Produção);
• Tubing Hanger (Suspensor de Coluna);
• MLF (Mandril das linhas de fluxo);
• MCV (Módulo de conexão vertical);
• ANM propriamente dita;
• Tree Cap (Capa da ANM);
• Corrosion Cap (Capa de Corrosão).
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O Sistema ANM - Componentes
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O Sistema ANM - Válvulas
Anular
M1 - Master de Produção.
M2 - Master de Acesso ao Anular.
W1 - Lateral de Produção.
W2 - Lateral de Acesso ao Anular.
S1 - Swab de Produção.
S2 - Swab de Acesso ao Anular.
XO – Crossover.
DHSV - Downhole Safety Valve –(Válvula instalada na coluna de Produção).
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Bibliografia
THOMAS, J.E., TRIGGIA, A.A., CORREIA, C.A., et al., Fundamentos de Engenharia de Petróleo, Livro, 1a edição, Rio de Janeiro, Brasil, Editora Interciência, 2001.