EPAG - Submarina ppt

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UNIVERSIDADE PETROBRAS
“FUNDAMENTOS DE EXPLORAÇÃO, PRODUÇÃO, 
ABASTECIMENTO E GÁS E ENERGIA ”
ENGENHARIA SUBMARINA
É proibida a reprodução total ou parcial, por quaisquer meios, sem autorização por escrito da Petróleo Brasileiro S/A-Petrobras , Recursos Humanos , Universidade 
Petrobras . Este material foi desenvolvido para uso exclusivo em treinamento no Sistema Petrobras.
Este material contém informações classificadas como Corporativas pelo RH/UP/ECTEP.
Versão 3: Maio/2012
Eduardo Ribeiro Nicolosi
Luiz Antonio Sulino
Juliana Lima
André de Albuquerque Almeida
Pablo José Tavares Gomes
RH/UP/ECTEP
Prover os participantes de conhecimentos básicos acerca dos 
seguintes temas:
• Aspectos gerais da produção de petróleo no mar
• Principais tipos de Unidades Estacionárias de Produção (UEPs) 
utilizados na Petrobras
• Logística da produção offshore de petróleo
• Dutos e equipamentos utilizados na produção offshore
Objetivos
Ao final do curso, deveremos saber as características básicas dos 
equipamentos e processos mostrados nesta figura.
Objetivos
• Introdução à Produção Offshore de Petróleo
• Tipos de Unidades Estacionárias de Produção (UEPs)
• Logística e Escoamento da Produção Offshore
• Dutos e Umbilicais Submarinos
• Equipamentos Submarinos
• Novos Desenvolvimentos da Engenharia Submarina
Conteúdo Programático
Introdução à Produç ão 
Offshore de Petróleo
1) Introdução e Histórico da Produção Offshore
2) Tipos de Completação Offshore
3) Interligação de Poços Submarinos
O que é a produção offshore de petróleo?
É um conjunto de atividades que objetivam a produção de petróleo 
proveniente de reservatórios situados sob o leito marinho.
• Envolve multidisciplinaridade, utilizando-se de várias áreas do conhecimento.
• Possui grande complexidade e aplicação de alta tecnologia devido à
necessidade do uso de instalações em alto mar (plataformas) e/ou equipamentos 
submarinos (instalados abaixo do nível do mar)
Introdução e Histórico da Produção Offshore
Introdução e Histórico da Produção Offshore
?
Completação
Perfuração
Processamento Primário
Exploração
Introdução e Histórico da Produção Offshore
Engenharia Submarina
O QUE É A ENGENHARIA SUBMARINA?
A ENGENHARIA SUBMARINA CONSISTE NO 
CONJUNTO DE TÉCNICAS DE ENGENHARIA 
APLICADAS NO PROJETO, INSTALAÇÃO , 
OPERAÇÃO E MANUTENÇÃO DE DIVERSOS 
TIPOS DE EQUIPAMENTOS E DUTOS 
SUBMARINOS NECESSÁRIOS PARA A 
PRODUÇÃO DE PETRÓLEO NO MAR.
Introdução e Histórico da Produção Offshore
Produção Onshore
(em terra)
Produção Offshore
(no mar)
- Grande quantidade de poços
- Estações de coleta descentralizadas
- Equipamentos e instalações de grandes 
dimensões
- Número reduzido de poços
- Produção centralizada em plataformas
- Equipamentos e instalações compactos
Introdução e Histórico da Produção Offshore
1m3 ~ 6,3 barris
Introdução e Histórico da Produção Offshore
Produção em 31/01/2012.
Evolução das Contribuições das Produções Onshore e Offshore no Total de Óleo 
Condensado Produzido no Brasil
0
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06
Onshore
Offshore
Introdução e Histórico da Produção Offshore
Produção Norte-Nordeste Produção Sul-Sudeste
Produção 
Norte-Nordeste
Introdução e Histórico da Produção Offshore
A atividade de produção offshore é sensivelmente mais complexa do que a de 
produção onshore devido a uma série de fatores:
• Necessidade de instalação de uma unidade de produção (plataforma) em alto mar.
• Complexidade da perfuração e completação dos poços no mar, através do uso de sondas.
• Necessidade de escoar a produção, desde a plataforma até a terra, o que é muito dispendioso 
devido ao uso de dutos submarinos.
• Complexidade dos equipamentos submarinos e da interligação destes com as unidades marítimas.
• As baixas temperaturas da água nas regiões próximas ao leito marinho acarretam problemas 
relacionados à formação de parafinas e hidratos.
• Logística envolvida: transporte de pessoas, equipamentos, componentes, etc.
• Grandes riscos inerentes à atividade.
Introdução e Histórico da Produção Offshore
ROV
Hidrato
Parafina
Mergulho
Garantia de 
Escoamento
Introdução e Histórico da Produção Offshore
LDA RASA <300M LDA PROFUNDA >300M
Mergulho Humano ROV (Remotely Operated Vehicle)
Introdução e Histórico da Produção Offshore
Década de 30
Estados Unidos
Introdução e Histórico da Produção Offshore
Mar Cáspio
Golfo do México
Lago Maracaibo - Venezuela
Introdução e Histórico da Produção Offshore
LDAs de poucas dezenas 
de metros.
LDA – Lâmina d’água
Rasa: até 300 m
Profunda: entre 300 e 1500 m
Ultra profunda: acima de 1500 m
Introdução e Histórico da Produção Offshore
Recordes Petrobras:
Bacia do Solimões
Bacia Potiguar
Bacia de Sergipe e Alagoas
Bacias: Tucano, Recôncavo, 
Camamu e Jequitinhonha
Bacia do Espírito Santo
Bacia de Campos
Bacia de Santos
BACIAS PETROLÍFERAS BRASILEIRAS
Introdução e Histórico da Produção Offshore
• Produção offshore no Brasil:
• Campo Dom João Mar – 1954
• Campo Guaricema – Sergipe – 1967
• Campo de Garoupa – 1974 – Bacia de Campos
• Campo de Ubarana – 1975 – Rio Grande do Norte
• Produção comercial na Bacia de Campos: 1977
Campo de Enchova – Poço 3-EN-1-RJS (120m)
Introdução e Histórico da Produção Offshore
1974: PRIMEIRA DESCOBERTA DE ÓLEO NA BACIA DE CAMPOS: 
CAMPO DE GAROUPA, SEGUIDO DOS CAMPOS DE ENCHOVA E 
NAMORADO (NA ÉPOCA “ÁGUAS PROFUNDAS”, ENTRE 100 E 250 
METROS DE LÂMINA D’ÁGUA )
Campo de Enchova - 1977
Introdução e Histórico da Produção Offshore
Introdução e Histórico da Produção Offshore
Introdução e Histórico da Produção Offshore
Atividade Offshore no Mundo.
A completação de poços na atividade de 
produção offshore pode ser de dois tipos:
• Completação Seca
• Completação Molhada
Tipos de Completação Offshore
Completação Seca
Completação Molhada
Diz respeito à localização da 
Árvore de Natal, se na superfície 
ou se no fundo do mar (poço 
submarino).
Árvore de Natal é um equipamento constituído de um 
conjunto de válvulas que é acoplado à cabeça de poço, 
com o objetivo de controlar e permitir a produção d e 
fluidos.
OBS.: A árvore de natal também é utilizada em poços injetores.
Tipos de Completação Offshore
COMPLETAÇÃO SECA COMPLETAÇÃO MOLHADA
Atualmente, mais de 70% dos poços em águas profundas e ultraprofundas, em campos já
produzindo ou em fase de projeto/desenvolvimento, utilizam completação molhada.
Tipos de Completação Offshore
Árvore de Natal Convencional
A – POÇO TERRESTRE
B – POÇO COM COMPLETAÇÃO SECA
Zona Produtora Zona Produtora
LD
A
Solo Marinho
Zona Produtora
Plataforma Fixa
AB
Tipos de Completação Offshore
Completação Seca
ANM em terra, antes de ser 
instalada. 
A ANM é um conjunto de 
componentes, que constituem o 
chamado “Conjunto ANM”.
Tipos de Completação Offshore
Completação Molhada
Árvore de Natal usada em 
Completações Secas (Offshore)
Árvore de Natal usada em 
Campos Terrestres
Árvore de Natal usada em 
Completações Molhadas (Offshore)
Tipos de Completação Offshore
Árvores de Natal
Riser
Flowline
Poço
ANM
UEP
Poço Submarino � ANM � “Trecho Flowline” � “Trecho Riser” � UEP
Na completação
molhada, a “cabeça do 
poço” está localizada no 
leito marinho.
Poço pode estar localizado a uma 
grande distância da plataforma 
(Ex.: 10 km)
Interligação de Poços Submarinos
Trecho flowline: é o trecho de dutos submarinos que está apoiado no 
solo marinho e, portanto, não sofre solicitações cíclicas após sua 
instalação (trecho estático).
Trecho Riser: é o trecho de dutos que está diretamente ligado à UEP e, 
portanto, está sujeito à ação de ondas e movimentos do flutuante (trecho 
dinâmico).
Poço Submarino: é aquele cujo sistema de cabeça de poço está
localizado no fundo marinho, recebendo a denominação de Sistema de 
Cabeçade Poço Submarino (SCPS).
Interligação de Poços Submarinos
3 linhas interligando o poço à UEP
• Linha de produção (coleta)
• Linha de serviço / gas lift
• Umbilical submarino (UEH)
Umbilical 
Eletrohidráulico
Dutos Flexíveis
Dutos Rígidos
Há exceções!!
� As linhas de produção e de serviço / gas lift podem ser fabricadas com dutos flexíveis ou dutos rígidos.
Interligação de Poços Submarinos
Poços de Produção
Poços com Gas Lift
Interligação de Poços Submarinos
Poços de Produção
Poços Produtores:
3 linhas interligando o 
poço à UEP
• Linha de produção
• Linha de serviço / gas lift
• Umbilical submarino
Interligação de Poços Submarinos
Poços de Produção
• Linha de injeção Água ou Gás
Normalmente mais simples que 
o umbilical usado em poços 
produtores.
 
• Umbilical submarino
Interligação de Poços Submarinos
Poços de Injeção
Interligação de Poços Submarinos
Poços de Injeção
Tipos de Unidades Estacioná rias 
de Produção (UEP’s)
1) Plataformas Fixas de Aço (“Jaquetas”)
2) Plataformas Flutuantes
3) UEPs x Sondas
• Montadas sobre estruturas chamadas jaquetas.
• Composta por diversos módulos.
Plataformas Fixas de Aço
Principais Características das 
Plataformas Fixas (“Jaquetas”):
- Utilizadas apenas em LDAs rasas
- Não possuem capacidade de armazenamento 
da produção
- Permitem o uso de completação seca
- Permitem o uso de completação molhada
Plataformas Fixas de Aço
A – Fabricação da jaqueta e dos módulos:
Fabricação da jaqueta da plataforma de PMXL-1 (Mexi lhão).
A jaqueta e os módulos 
são fabricados em terra
Fabricação dos módulos da PPER-1 
(Campo de Peroá).
Plataformas Fixas de Aço
Sequência de Instalação
B – Transporte:
Transporte da jaqueta. Transporte dos módulos.
Plataformas Fixas de Aço
Sequência de Instalação
C – Lançamento da jaqueta:
Plataformas Fixas de Aço
Sequência de Instalação
D – Verticalização da jaqueta
Plataformas Fixas de Aço
Sequência de Instalação
E – Cravação das estacas
Martelo
Estaca de 
fixação da 
jaqueta
Plataformas Fixas de Aço
Sequência de Instalação
F – Instalação dos módulos
PPER-1
Plataformas Fixas de Aço
Sequência de Instalação
• Plataforma flutuante apoiada por colunas. 
• Flutuadores ( pontoons) submersos.
Plataformas Flutuantes
Semi-Submersíveis
P-20 Principais Características das 
Plataformas Semi-Submersíveis:
-Podem ser utilizadas em LDAs profundas e 
ultraprofundas
-Não possuem capacidade de armazenamento da 
produção
-Não permitem o uso de completação seca
-Uso de completação molhada, necessariamente
Plataformas Flutuantes
Semi-Submersíveis
• FSO (Floating, Storage and Offloading)
- Não possui planta de processo.
- Não possui poços interligados.
- Pode ser utilizado em LDAs profundas e ultraprofundas.
- Armazena óleo que já sofreu tratamento primário em outra UEP (Ex.: Semi-Submersível).
- Possui grande capacidade de armazenamento.
• FPSO (Floating, Production, Storage and Offloading)
- Possui capacidade de processamento e armazenamento.
- Realiza operação de alívio (offloading).
- Pode armazenar o óleo proveniente de outras plataformas.
- Pode ser utilizado em LDAs profundas e ultraprofundas.
- Não permite o uso de completação seca, logo utiliza 
completação molhada, necessariamente.
- Possui grande capacidade de armazenamento.
Plataformas Flutuantes
FPSOs e FSOs
FSOFSOFSOFSO
Aliviador
FPSOFPSOFPSOFPSO
Sem planta de 
processamento
Com planta de 
processamento
Flare
Plataformas Flutuantes
FPSOs e FSOs
Linhas de Ancoragem
Âncoras
Plataformas Flutuantes
Riser
Flowline
Poço
ANM
Sonda UEP
Riser de 
Perfuração / 
Completação
Ferramenta 
de Instalação
UEP x Sondas
UEP x Sondas
Sondas Semi-Submersíveis
OBS.: Menos estáveis que as sondas SS
UEP x Sondas
Navios-Sonda
UEP x Sondas
Sondas Auto-Elevatórias
Logí stica e Escoamento 
da Produção
1) Logística da produção
2) Sistemas de Escoamento da Produção
Escoamento da 
Produção
Logística da Produção
P-20
PGP-1
Logística da Produção
• Dutos Submarinos
• Terminais Oceânicos
Sistemas de Escoamento da Produção
TECABTECAB
PONTO-APONTO-A
PPG-1PPG-1
PGP-1PGP-1
CARAPEBACARAPEBA VERMELHOVERMELHO
SBM-4SBM-4
22” 83KM22” 83KM
24”
82KM
24”
82KM
P-25P-25 P-31P-31
ALBACORAALBACORA
P-19P-19
P-18P-18
P-27P-27
P-20P-20P-32P-32
P-47P-47
MARLIMMARLIM
P-33P-33 P-26P-26
P-38P-38
P-40P-40
P-37P-37
ESPFESPF
MARLIM
SUL
MARLIM
SUL
VIDALVIDAL
CAIRUCAIRU
P-35P-35
H.DIASH.DIAS
J.BONIFÁCIOJ.BONIFÁCIO
F.SHIPF.SHIP
P-43P-43
BARRACUDABARRACUDA
REDUCREDUC
P-08P-08PCE-1PCE-1
PPM-1PPM-1
P-12P-12
SS-06SS-06
P-07P-07
P-15P-15
IMO-3IMO-3
CENTRO
SUL
CENTRO
SUL
ESPADARTEESPADARTE
SBM-1SBM-1
PNA-1PNA-1 PNA-2PNA-2
PCH-1PCH-1
PCH-2PCH-2
P-09P-09
NORTENORTE
SEILLEANSEILLEAN
FPSO-BRFPSO-BR
RONCADORRONCADOR
JUBARTEJUBARTE
P-48P-48
CARATINGACARATINGA
Sistemas de Escoamento da Produção
Oleodutos:
• Distâncias envolvidas devem 
ser viáveis economicamente;
• Os custos envolvidos no 
lançamento de dutos em 
águas profundas são altos;
• Fatores relacionados à
garantia de escoamento 
devem ser considerados.
Sistemas de Escoamento da Produção
Escoamento por Oleodutos
Terminais Oceânicos:
• Uso de embarcações armazenadoras.
• Uso de navios aliviadores.
Sistemas de Escoamento da Produção
Escoamento por Termiais Oceânicos
Transferência apenas de óleo. 
NÃO HÁ GÁS SENDO 
TRANSFERIDO.
NAVIO ARMAZENADOR
NAVIO ALIVIADOR
Sistemas de Escoamento da Produção
Escoamento por Termiais Oceânicos
Operação de Alívio
Na “produção offshore”, não é utilizado na Petrobras.
Nem para transporte, nem para armazenamento.
Sistemas de Escoamento da Produção
Escoamento por Termiais Oceânicos
Sistemas de Escoamento da Produção
Escoamento por Termiais Oceânicos
Óleo tratado
Exportação por oleoduto
Exportação por offloading
Gás tratado
Exportação por gasoduto
Utilização para geração de energia
Utilização para gas lift
Injeção em reservatório
Queima no flare *
OBS.: o gás produzido em uma UEP nem sempre é export ado 
para um “terminal de recebimento” em terra.
Sistemas de Escoamento da Produção
Sistemas de Escoamento da Produção
Dutos e Umbilicais 
Submarinos
1) Dutos Submarinos
2) Umbilicais Submarinos
Dutos Flexíveis Dutos Rígidos
Dutos Submarinos
Dutos Submarinos
Dutos Flexíveis
PRINCIPAL VANTAGEM DOS DUTOS FLEXÍVEIS: 
FLEXIBILIDADE
• Absorve melhor os movimentos de uma unidade flutuante => Mais apropriados para 
utilização no trecho riser de linhas submarinas.
• Ao contrário dos dutos rígidos, os dutos flexíveis podem ser recuperados e reutilizados 
em novos projetos.
Dutos Submarinos
Dutos Flexíveis
Riser
Flowline
Poço
ANM
UEP
3 2 1
1 – CONEXÃO COM A PLATAFORMA
2 – CONEXÃO ENTRE TRAMOS
3 – CONEXÃO COM O EQUIPAMENTO 
SUBMARINO
123 2
Tramo 1 Tramo 2 Tramo 3
Dutos Submarinos
Dutos Flexíveis
CONEXÃO COM O 
EQUIPAMENTO 
SUBMARINO
CONEXÃO COM A 
PLATAFORMA
CONEXÃO ENTRE 
TRAMOS FLEXÍVEIS
CONEXÃO 
FLANGEADA CONECTOR DE EXTREMIDADE
Dutos Submarinos
Dutos Flexíveis
OS DUTOS FLEXÍVEIS SÃO 
FABRICADOS EM TERRA E 
POSTERIORMENTE SÃO LANÇADOS 
POR EMBARCAÇÕES ESPECIAIS.
Dutos Submarinos
Dutos Flexíveis
Bobinas a bordo do Navio de Lançamento
Navio de Lançamento
(PLSV)
Pipe Laying Support Vessel – PLSV
Dutos Submarinos
Dutos Flexíveis
Tubo de Aço Proteção Anti-Corrosiva e 
Isolamento Térmico 
Riser
Flowline
Poço
ANM
UEP
O duto rígido pode ser utilizado para interligar um poço à
plataforma, duas plataformas ou uma plataforma a um 
terminal em terra.
Dutos Submarinos
Dutos Rígidos
Solda circunferencial entre tubos revestidos.
•Tubo (12 m) => uma unidade proveniente da fábrica de tubos.
•Duto => vários tubos emendados por solda. Fabricado em terra ou no navio de lançamento .
Dutos Submarinos
Dutos Rígidos
FABRICAÇÃO DE DUTOS 
RÍGIDOS SUBMARINOS
Duto rígido sendo 
lançado no mar.
Barco onde os tubos 
são soldados.
AO CONTRÁRIO DOS DUTOS FLEXÍVEIS, OS DUTOS RÍGIDOS, EM ALGUNS MÉTODOS 
DE LANÇAMENTO, SÃO “FABRICADOS”A BORDO DO NAVIO.
HÁ VÁRIOS MÉTODOS DE 
LANÇAMENTO DE DUTOS 
RÍGIDOS SUBMARINOS.
Lançamento de Dutos Rígidos 
Submarinos
Dutos Submarinos
Dutos Rígidos
Lançamento de Dutos 
Rígidos Submarinos
Dutos Submarinos
Dutos Rígidos
As irregularidades do solo podem 
dificultar a instalação do duto e, 
eventualmente, impossibilitar que 
ele fique apoiado no fundo marinho.
Por isso, é importantíssimo conhecer as características 
geológicas e geotécnicas do solo marinho (relevo, tipo e 
características do solo, etc.)
Dutos Submarinos
Dutos Rígidos
Os dutos devem ser inspecionados com o objetivo de avaliar a sua integridade
Dutos Submarinos
Inspeção de Dutos Submarinos
• Estruturas flexíveis que fazem parte do sistema de controle submarino.
• Compostos por mangueiras, cabos elétricos, fibras ópticas, entre outros.
• Funções:
• Transmissão de potência elétrica e sinais
• Escoamento de fluido hidráulico para controle de equipamentos submarinos
• Injeção de produtos químicos
Umbilicais Submarinos
Cabos Elétricos de Transmissão de Sinal
Mangueiras Poliméricas
Armadura Interna
Mangueiras HCR
Capa Interna
Armaduras de Tração
Capa Externa
Cabos Elétricos de Transmissão de Sinal
Mangueiras Poliméricas
Armadura Interna
Mangueiras HCR
Capa Interna
Armaduras de Tração
Capa Externa
Umbilicais Submarinos
NORMALMENTE, A MESMA EMBARCAÇÃO QUE LANÇA DUTOS 
FLEXÍVEIS É RESPONSÁVEL PELO LANÇAMENTO DE UMBILICAIS 
SUBMARINOS.
Umbilicais Submarinos
Equipamentos 
Submarinos
1) Árvore de Natal Molhada
2) Manifold Submarino
A foto mostra uma ANM em terra, 
antes de ser instalada. A ANM não é
um único equipamento, mas um 
conjunto de componentes, que 
compõem o “Conjunto ANM”.
Árvore de Natal Molhada
CONEXÕES COM O 
EQUIPAMENTO (ANM)
• Conexão das linhas de interligação (Dutos e Umbilicais) à ANM
“CONJUNTO ANM”
Árvore de Natal Molhada
DESENVOLVIMENTO DE UM CAMPO 
UTILIZANDO POÇOS SATÉLITES
DESENVOLVIMENTO DE UM CAMPO 
UTILIZANDO MANIFOLD SUBMARINO
Manifold Submarino
É o Equipamento Submarino que fica interligado a várias Árvores de Natal Molhadas (ANMs) 
com a finalidade de agrupar os fluidos produzidos dos respectivos poços e escoá-los para 
uma Unidade Estacionária de Produção (UEP) e/ou distribuir fluidos desta para serem 
injetados nos poços.
Os manifolds submarinos são 
utilizados para reduzir o número 
de linhas conectadas à
plataforma e sua utilização 
acarreta uma redução do 
comprimento total com linhas 
de interligação dos poços.
Manifold Submarino
Manifold Submarino
Poço interligado a um manifold 
submarino
Poço satélite: interligado diretamente 
à UEP
FPSO
Trecho Flowline
ANM
Trecho Riser
Manifold Submarino
1,75 m
Etapa de preparação e testes do manifold, antes de ser instalado.
Manifold Submarino
Instalação
Manifold Submarino
Instalação
Novos Desenvolvimentos da 
Engenharia Submarina
1) RWI
2) BSR
3) Bombeamento Submarino
4) SSAO
5) Sistemas Subsea-to-Shore
Captação de água
RWI: Raw Water Injection
BSR: Bóia de Sustentação de Riser
RISER
LINHA
ANM
POÇO
RESERVATÓRIO
BOMBEAMENTO 
SUBMARINO
Bomba Submarina
ANM
Bombeamento Submarino
SSAO
Poço Produtor
Poço Injetor
SSAO: Sistema de Separação Submarina Água-Óleo
Noruega – Campo de Ormen Lange
Sistemas Subsea-to-Shore
P-50 (Campo de Albacora Leste)
Instalação da Plataforma Fixa de Peroá
Lançamento de Jaqueta
Inspeção de flowline utilizando o ROV
Conexão de linhas à ANM
Instalação de manifold submarino utilizando o método pendular
Lançamento de Dutos Rígidos
Obrigado
Este material foi montado a partir de diversas apostil as do CENSUB – Curso 
de Formação de Engenheiro de Equipamentos – Especializ ação em 
Engenharia Submarina, as quais foram desenvolvidas po r profissionais da 
Petrobras que atuam nesta área.