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BOP SYSTEM: SURFACE AND SUBSEA
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Diretor Presidente da SQC Group Treinamento e Consultoria
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POLÍTICAS DA SQC GROUP TRAINING & CONSULTING
SQC GROUP TRAINING AND CONSULTING POLICIES
MISSÃO
MISSION
Contribuir para o desenvolvimento humano e para o crescimento sustentável da atividade de exploração e
produção de petróleo oferecendo serviços de consultoria e treinamento de alto valor agregado para a elevação
do nível de capacitação das pessoas e dos padrões de segurança nas operações de sonda e poço.
Contribute to human development and sustainable growth of the exploration and production oil activity offering consulting services and training
of high aggregated value for the rise of people capacity level and safety standards in rig and oil well operations.
VISÃO
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Ser a melhor e a mais lembrada e reconhecida pelos clientes como uma empresa cidadã e um referencial de
excelência em consultoria e treinamento em operação de sonda e poço, prevenção de blowout e QSMS.
Be the best and the most remembered and recognized by customers as a corporate citizen and a benchmark of excellence in consulting and
training in rig and oil well operations, blowout preventio and QHSE.
NEGÓCIO
CORE BUSINESS
Consultoria e treinamento em operações de sonda e poço de petróleo, prevenção de blowout e QSMS.
Consulting and training in rig and oil well operations, blowout prevention e QHSE.
Atenciosamente,
Francisco Stênio Bezerra Martins
Diretor Presidente da SQC Group Treinamento e Consultoria
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Sumário
1 CAPÍTULO - INTRODUÇÃO AO ESTUDO DO SISTEMA BOP.................................................................................1
1.1 COMPONENTES PRINCIPAIS DO SISTEMA DE EQUIPAMENTOS DE CONTROLE DE POÇO ................................. 1
1.2 BARREIRAS DE SEGURANÇA DO POÇO ............................................................................................ 1
1.3 FUNÇÕES DO SISTEMA DE EQUIPAMENTOS DE CONTROLE DE POÇO ........................................................ 1
1.4 EQUIPAMENTOS PRINCIPAIS, AUXILIARES E BACK-UPS ........................................................................ 2
2 CAPÍTULO - BOP DE SUPERFÍCIE E EQUIPAMENTOS DE CABEÇA DE POÇO ........................................................3
2.1 ARRANJOS DE BOP STACK DE SUPERFÍCIE: API E PETROBRAS .............................................................. 3
2.2 DENOMINAÇÕES DA PRESSÃO DE BOP STACK DE SUPERFÍCIE ............................................................... 5
2.3 CLASSIFICAÇÃO DO BOP STACK .................................................................................................... 5
2.4 CARRETÉIS USADOS NA MONTAGEM DO CONJUNTO BOP E CABEÇA DE POÇO ........................................... 6
2.4.1 CARRETEL ESPAÇADOR ..................................................................................................................... 6
2.4.2 CARRETEL DE PERFURAÇÃO ............................................................................................................... 7
2.5 CABEÇA DE REVESTIMENTO ......................................................................................................... 7
2.5.1 CABEÇA TIPO C 22 E C 22-BP ........................................................................................................... 7
2.5.2 CABEÇA TIPO CR............................................................................................................................. 8
2.5.3 CABEÇA TIPO C 29 E C 29L............................................................................................................... 8
2.6 PARAFUSOS DE TRAVA (LOCKDOWN SCREWS) .................................................................................. 9
2.6.1 TIPO STANDARD ............................................................................................................................. 9
2.6.2 TIPO IP ......................................................................................................................................... 9
2.6.3 TIPO ET ...................................................................................................................................... 10
2.7 CARRETÉIS DE ANCORAGEM (CASING HEAD SPOOL) ........................................................................ 12
2.8 SUSPENSORES DE REVESTIMENTO (CASING HANGER) ....................................................................... 13
2.8.1 PROCEDIMENTO PARA INSTALAÇÃO DE SUSPENSORES DE REVESTIMENTO................................................. 14
2.9 ADAPTADORES DE FLANGES....................................................................................................... 14
2.9.1 ADAPTADOR A3 ........................................................................................................................... 14
2.9.2 ADAPTADOR A4 ...........................................................................................................................14
2.9.3 ADAPTADOR DE FLANGES IGUAIS ...................................................................................................... 14
2.10 EQUIPAMENTO OBS DE SUPERFÍCIE ........................................................................................... 14
2.11 ALINHAMENTOS EM CONDIÇÃO NORMAL DE OPERAÇÃO ................................................................ 15
3 CAPÍTULO - BOP STACK SUBMARINO ............................................................................................................ 17
3.1 DENOMINAÇÕES DE PRESSÃO DE BOP STACK SUBMARINO ................................................................ 17
3.2 CLASSE DE BOP STACK ............................................................................................................. 17
3.3 ARRANJOS DE BOP STACK SUBMARINO ....................................................................................... 17
3.3.1 ARRANJOS DE BOP SUBMARINO E LINHAS ......................................................................................... 18
3.4 ALINHAMENTOS EM CONDIÇÃO NORMAL DE OPERAÇÃO ................................................................... 21
4 CAPÍTULO - CONECTORES HIDRÁULICOS, CONEXÕES E ANÉIS DE VEDAÇÃO ................................................... 22
4.1 CONECTORES HIDRÁULICOS DO CONJUNTO BOP SUBMARINO ............................................................ 22
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4.2 TIPOS DE CONECTORES HIDRÁULICOS ........................................................................................... 22
4.2.1 CONECTOR HIDRÁULICO VETCO H-4 STANDARD ................................................................................. 23
4.2.2 CONECTOR VETCO HIGH ANGLE RELEASE .......................................................................................... 25
4.2.3 CONECTORES HD, SHD E DHD H-4 (HEAVY DUTY) ......................................................................... 26
4.2.4 CONECTORES CAMERON ................................................................................................................ 26
4.3 ANÉIS DE VEDAÇÃO USADOS EM BOP DE SUPERFÍCIE ....................................................................... 28
4.3.1 ANEL TIPO R ................................................................................................................................ 28
4.3.2 ANEL TIPO RX .............................................................................................................................. 28
4.3.3 ANEL TIPO BX .............................................................................................................................. 28
4.4 ANÉIS DE VEDAÇÃO USADOS EM BOP SUBMARINO ......................................................................... 30
4.5 CONEXÕES ............................................................................................................................ 30
4.5.1 FLANGES ..................................................................................................................................... 30
4.5.2 CLAMPS ...................................................................................................................................... 31
4.6 REQUISITOS DE SEGURANÇA DO CONECTOR DA CABEÇA DO POÇO ....................................................... 31
4.6.1 SISTEMA DE PRESSURIZAÇÃO DAS CÂMERAS DE TRAVAMENTO (BACK PRESSURE) ...................................... 31
5 CAPÍTULO - BOP TIPO GAVETA ...................................................................................................................... 33
5.1 FUNCIONAMENTO .................................................................................................................. 33
5.2 VEDAÇÕES DO BOP DE GAVETAS ................................................................................................ 33
5.2.1 VEDAÇÕES DA GAVETA ................................................................................................................... 33
5.2.2 VEDAÇÃO DA PORTA DO "BONNET" .................................................................................................. 34
5.2.3 VEDAÇÃO DA HASTE DA GAVETA (ENGAXETAMENTO) ........................................................................... 34
5.3 TIPOS DE GAVETAS .................................................................................................................. 35
5.3.1 GAVETA DE TUBOS DE DIÂMETRO FIXO ("PIPE RAMS" OU PR) ............................................................... 35
5.3.2 GAVETAS DE TUBOS DE DIÂMETRO VARIÁVEL ("VARIABLE BORE RAMS" OU VBR) ..................................... 35
5.3.3 GAVETA CEGA-CISALHANTE ("BLIND SHEAR RAMS" OU BSR) ................................................................ 36
5.3.4 GAVETA SUPER-CISALHANTE (CASING SHEAR RAMS - CSR OU SUPER SHEAR RAMS - SSR) ......................... 37
5.3.5 OPERAÇÃO DE “HANG OFF” ............................................................................................................ 38
5.3.6 SISTEMA DE TRAVA DAS GAVETAS ..................................................................................................... 39
5.4 RAZÕES DE OPERAÇÃO ............................................................................................................. 44
5.4.1 RAZÃO DE FECHAMENTO ................................................................................................................ 44
5.4.2 RAZÃO DE ABERTURA ..................................................................................................................... 45
5.5 CUIDADOS NO TRANSPORTE DE BOP DE GAVETA ............................................................................ 46
6 CAPÍTULO - BOP TIPO ANULAR ..................................................................................................................... 47
6.1 FUNÇÃO DO BOP ANULAR ........................................................................................................ 47
6.2 FUNCIONAMENTO .................................................................................................................. 47
6.3 MATERIAL DO ELEMENTO DE VEDAÇÃO ........................................................................................ 48
6.4 BOP ANULAR SHAFFER ............................................................................................................ 48
6.4.1 MODELOS DE BOP ANULAR SHAFFER ............................................................................................... 48
6.4.2 PRESSÃO DE ACIONAMENTO ........................................................................................................... 49
6.4.3 COMPONENTES DE UM BOP ANULAR SHAFFER................................................................................... 50
6.4.4 BOP ANULAR ROTATIVO SHAFFER .................................................................................................... 51
6.5 BOP ANULAR HYDRIL.............................................................................................................. 53
6.5.1 MODELOS DE BOP ANULAR HYDRIL ................................................................................................. 53
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6.5.2 COMPONENTES DOS BOPS HYDRIL MODELOS GL E GX ........................................................................53
6.5.3 FUNCIONAMENTO DO BOP ANULAR HYDRIL ...................................................................................... 54
6.5.4 GENERALIDADES SOBRE O BOP ANULAR GL ...................................................................................... 55
6.5.5 TIPOS DE BORRACHAS DE BOP ANULAR HYDRILL................................................................................. 57
6.6 BOP ANULAR CAMERON .......................................................................................................... 60
6.6.1 MODELOS DE BOP CAMERON......................................................................................................... 60
6.6.2 FUNCIONAMENTO DO BOP ANULAR CAMERON .................................................................................. 61
6.6.3 COMPONENTES DO BOP ANULAR CAMERON ..................................................................................... 61
6.7 OPERAÇÕES DE STRIPPING COM BOP ANULAR ............................................................................... 62
7 CAPÍTULO - CHOKE MANIFOLD E VÁLVULAS .................................................................................................. 65
7.1 FUNÇÕES DO CHOKE MANIFOLD EM SISTEMA BOP SUBMARINO ....................................................... 65
7.1.1 ARRANJO DO CHOKE MANIFOLD BOP SUBMARINO ............................................................................. 65
7.1.2 DESCRIÇÃO DE SEUS COMPONENTES ................................................................................................. 66
7.2 CHOKE MANIFOLD E VÁLVULAS DE BOP DE SUPERFÍCIE ................................................................... 68
7.2.1 OPERAÇÃO .................................................................................................................................. 68
7.2.2 RECOMENDAÇÕES ......................................................................................................................... 69
7.2.3 IDENTIFICAÇÃO DO FLUXO E ÁREAS DE ALTA E BAIXA PRESSÃO ................................................................ 70
7.2.4 VÁLVULAS E CHOKES ..................................................................................................................... 70
8 CAPÍTULO - SISTEMA DE CONTROLE DE BOP ................................................................................................. 82
8.1 SISTEMA DE CONTROLE DE BOP DE SUPERFÍCIE ............................................................................. 82
8.1.1 UNIDADE HIDRÁULICA DE ACIONAMENTO DO BOP ............................................................................. 82
8.1.2 PROCEDIMENTOS OPERACIONAIS ..................................................................................................... 83
8.1.3 DIMENSIONAMENTO DOS ACUMULADORES ........................................................................................ 84
8.1.4 PAINEL REMOTO DE ACIONAMENTO DO BOP (PAINEL DO SONDADOR) .................................................. 85
8.2 SISTEMA DE CONTROLE DE BOP SUBMARINO ................................................................................ 87
8.2.1 CONTROLE POR PILOTO HIDRÁULICO ................................................................................................. 87
8.2.2 PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO ...................................................................................................... 88
8.2.3 VÁLVULAS MANIPULADORAS E SELETORAS ......................................................................................... 89
8.2.4 CONTROLE MULTIPLEXADO ............................................................................................................. 94
8.2.5 UNIDADE HIDRÁULICA DO BOP ....................................................................................................... 95
8.2.6 ACUMULADORES .......................................................................................................................... 95
8.2.7 SEQUÊNCIA DE DESCONEXÃO DE EMERGÊNCIA (EDS)........................................................................... 98
8.2.8 BACK-UPS DO SISTEMA DE CONTROLE DO BOP .................................................................................. 99
8.2.9 RECOMENDAÇÕES GERAIS ............................................................................................................ 101
9 CAPÍTULO - EQUIPAMENTOS AUXILIARES .................................................................................................... 104
9.1 VÁLVULAS DE PREVENÇÃO INTERNA .......................................................................................... 104
9.1.1 INSIDE BOP ............................................................................................................................... 104
9.1.2 VÁLVULA DE SEGURANÇA DE COLUNA DE PERFURAÇÃO ...................................................................... 104
9.1.3 VÁLVULAS DO KELLY E DO TOP DRIVE ............................................................................................. 105
9.1.4 DROPP-IN CHECK VALVE .............................................................................................................. 105
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9.1.5 FLOAT VALVE ............................................................................................................................. 106
9.1.6 DRILLING STAND E KILL ASSEMBLY ................................................................................................. 107
9.2 SEPARADOR ATMOSFÉRICO ..................................................................................................... 107
9.2.1 DEFINIÇÃO ................................................................................................................................ 107
9.2.2 PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO .................................................................................................... 108
9.2.3 REQUISITOS DO SEPARADOR ATMOSFÉRICO ..................................................................................... 108
9.2.4 EXEMPLO DE DIMENSIONAMENTO DA ALTURA DO SELO HIDRÁULICO ..................................................... 109
9.3 TRIP TANK .......................................................................................................................... 110
9.4 DESGASEIFICADOR A VÁCUO ................................................................................................... 111
9.5 STRIPPING TANK (TANQUE DE STRIPPING) ................................................................................... 111
9.6 TANQUES DE LAMA ............................................................................................................... 112
9.6.1 TANQUE DE SUCÇÃO .................................................................................................................... 112
9.6.2 TANQUE DE RETORNO .................................................................................................................. 112
9.6.3 EQUIPAMENTOS DE MISTURA ........................................................................................................ 112
9.7 SISTEMA DE TRATAMENTO DOS FLUIDOS .................................................................................... 113
10 CAPÍTULO - INSTRUMENTAÇÃO DE DETECÇÃO DE KICK ............................................................................... 114
10.1 MEDIDOR DA VARIAÇÃO DA VAZÃO DE RETORNO (MUD FLOW FILL SENSOR)..................................... 114
10.2 MEDIDOR DE VOLUME E TOTALIZADOR (MVT = MUD VOLUME TOTALIZER) .....................................114
10.3 SISTEMA EKD DE DETECÇÃO DE KICK ....................................................................................... 115
11 CAPÍTULO - SISTEMA DIVERTER .................................................................................................................. 117
11.1 FUNÇÃO DO DIVERTER ......................................................................................................... 117
11.2 DIVERTER EM JACK-UPS, PLATAFORMAS FIXAS E/OU SONDAS TERRESTRES ....................................... 117
11.3 DIVERTER EM FLUTUANTES ................................................................................................... 118
11.4 PARTES PRINCIPAIS DO DIVERTER ........................................................................................... 119
11.4.1 ELEMENTO ANULAR ................................................................................................................... 119
11.4.2 VÁLVULAS DO SISTEMA DIVERTER ................................................................................................ 119
11.4.3 LINHAS DE VENTILAÇÃO DO DIVERTER ........................................................................................... 120
11.4.4 SISTEMA DE CONTROLE DO DIVERTER ........................................................................................... 121
11.5 TEMPO DE RESPOSTA DO DIVERTER......................................................................................... 122
12 CAPÍTULO - TESTE DOS EQUIPAMENTOS DO SISTEMA BOP .......................................................................... 123
12.1 PROCEDIMENTOS GERAIS DE TESTES DE BOP SUBMARINO............................................................. 123
12.1.1 FREQUÊNCIA DOS TESTES ............................................................................................................ 123
12.1.2 PRESSÕES DE TESTE ................................................................................................................... 123
12.1.3 FLUIDO DE TESTE ...................................................................................................................... 124
12.1.4 TESTES DE FUNÇÃO ................................................................................................................... 124
12.2 TESTES DA UNIDADE HIDRÁULICA DO BOP (HPU-BOP SUBMARINO) .............................................. 124
12.3 TESTE DO DESGASEIFICADOR A VÁCUO..................................................................................... 125
12.3.1 PROCEDIMENTO DO TESTE DE FUNCIONAMENTO ............................................................................. 125
12.3.2 PROCEDIMENTO DO TESTE DE EFICIÊNCIA DE VAZÃO ........................................................................ 125
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12.4 TESTE DO SISTEMA DE MONITORAMENTO DE PRESSÃO DO SEPARADOR ATMOSFÉRICO DE SONDA MARÍTIMA
125
12.4.1 MONITORAMENTO DO SELO HIDRÁULICO ...................................................................................... 125
12.5 TESTE DE FUNCIONAMENTO DOS CHOKES .................................................................................. 125
12.6 TESTE DO SISTEMA DE DETECÇÃO DE KICK DA SONDA ................................................................... 126
12.6.1 PROCEDIMENTO PARA TESTAR O SISTEMA DE DETECÇÃO DE GANHO DE VOLUME ................................... 126
12.6.2 PROCEDIMENTO PARA TESTAR O MEDIDOR DA VARIAÇÃO DE VAZÃO DE RETORNO ................................. 127
12.7 TESTE DE AFERIÇÃO DOS SISTEMAS DE MEDIÇÃO DE VOLUME ......................................................... 127
12.8 TESTE DO DIVERTER ............................................................................................................ 127
12.9 TESTES DA AUTOSHEAR E EHBS ............................................................................................. 127
12.9.1 TESTE DA AUTOSHEAR ................................................................................................................ 127
12.9.2 TESTE DO EHBS (ELECTRO HIDRÁULIC BACK-UP SYSTEM) ................................................................ 127
12.10 TESTE DO SISTEMA ROV X HOT-STAB .................................................................................. 128
12.10.1 TESTES NA SUPERFÍCIE ............................................................................................................. 128
12.10.2 TESTES NO FUNDO DO MAR ...................................................................................................... 128
12.11 TESTES E CUIDADOS ESPECÍFICOS DE BOP DE SUPERFÍCIE............................................................. 128
12.11.1 COMENTÁRIOS SOBRE INSTALAÇÃO E MANUTENÇÃO ...................................................................... 128
12.11.2 CUIDADOS COM OS FLANGES ..................................................................................................... 128
12.11.3 CUIDADOS COM OS ANÉIS ......................................................................................................... 129
12.11.4 TESTES DOS PREVENTORES ........................................................................................................ 129
12.11.5 UNIDADE DE TESTE .................................................................................................................. 130
12.11.6 ASPECTOS A SEREM OBSERVADOS ANTES DA REALIZAÇÃO DO TESTE .................................................. 130
12.11.7 SEGURANÇA DO PESSOAL.......................................................................................................... 131
12.11.8 MANÔMETROS ....................................................................................................................... 131
12.11.9 ALÍVIO DE PRESSÃO ................................................................................................................. 131
12.11.10 OUTROS PROCEDIMENTOS GERAIS ............................................................................................ 131
12.11.11 TESTES DA UNIDADE HIDRÁULICA DE ACIONAMENTO DO BOP ...................................................... 131
12.11.12 PAINEL REMOTO DE CONTROLE DO BOP (PAINEL DO SONDADOR) ................................................. 132
12.11.13 TESTE DA VEDAÇÃO DO ENGAXETAMENTO DO CARRETEL DE ANCORAGEM ........................................ 132
12.12 SENTIDO DA PRESSÃO DE TESTE OU SENTIDO ÚTIL DE BLOQUEIO .................................................. 132
12.12.1 BOP DE SUPERFÍCIE COM SENTIDO DA PRESSÃO DE TESTE .............................................................. 133
12.12.2 SISTEMA BOP SUBMARINO COM SENTIDO DA PRESSÃO DE TESTE .................................................... 133
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1 CAPÍTULO - INTRODUÇÃO AO ESTUDO DO SISTEMA BOP
1.1 Componentes principais do sistema de
equipamentos de controle de poço
Um sistema de equipamentos de controle de poço
de superfície ou submarino é constituído por
equipamentos ou sistemas principais, equipamentos
auxiliares e equipamentos ou sistemas back-ups ou
de emergência conforme o API STD 53 - edição 2012.
O Diverter é um sistema de equipamentos de baixa
pressão de trabalho utilizado para as operações de
início de poço “top hole” em sondas de perfuração
terrestre e/ou sondasde perfuração marítimas para
operação em lâmina d’água rasa quando há previsão
de existência de reservatórios de água ou gás rasos.
O Diverter em unidades flutuantes é utilizado para
operação de circulação de gás de riser.
1.2 Barreiras de segurança do poço
Conforme a ANP (agência nacional do petróleo)
Portaria ANP-25 barreira de segurança é a separação
física apta a conter ou isolar os fluidos dos diferentes
intervalos permeáveis, podendo ser: Líquida, sólida
consolidada ou sólida mecânica e conforme a Norma
NORSOK-010 de Integridade de Poço de Petróleo as
barreiras de segurança são divididas em primária e
secundária.
BARREIRA PRIMÁRIA é a primeira separação física
apta a conter ou isolar os fluidos de um intervalo
permeável.
BARREIRA SECUNDÁRIA é a separação física apta a
conter ou isolar os fluidos de um intervalo
permeável como redundância da barreira primária.
“O BOP É UM DOS ELEMENTOS DA BARREIRA
SECUNDÁRIA DO POÇO”
1.3 Funções do sistema de equipamentos
de controle de poço
O BOP juntamente com os equipamentos de cabeça
de poço e o revestimento cimentado constituem a
Barreira Secundária do poço e tem como funções
principais, permitir de forma segura, as seguintes
operações:
Fechar o poço em qualquer operação;
Aplicação de métodos convencionais de
controle de poço: Sondador, Engenheiro,
Simultâneo e Volumétrico;
Aplicação de métodos não convencionais de
controle de poço: Bullheading, Mud Cupping,
Dynamic Kill (amortecimento dinâmico) e
Capeamento para controle de Blowouts;
Realização de operação de stripping;
Monitoramento das pressões do poço pelo
interior da coluna e pelo anular;
Controlar as pressões aplicadas no poço com
ajustes no choke;
Monitoramento do volume do poço;
A separação da mistura bifásica de gás livre e
fluidos de perfuração ou de completação e
sólidos retornados do poço;
Retirada de pequenas bolhas de gás do fluido de
perfuração;
A conexão da unidade de cimentação com o
poço pelo interior da coluna ou pelo anular;
Cisalhamento de colunas de drill pipes;
A detecção de kicks;
Medição de volumes de deslocamentos de
colunas no poço;
Realização de flow check com auxílio do trip
tank;
Medição de volumes drenados do poço com
auxílio do trip tank e/ou stripping tank;
Acionamento de funções do BOP com sistemas
back-ups de emergência.
Além das operações acima, um sistema de BOP
submarino permite ainda realizar as seguintes
operações:
Desconexão de emergência do LMRP deixando
o poço fechado;
Reconexão do LMRP e reentrada no poço;
Circular gás de riser direcionando para fora da
embarcação (Diverter);
O monitoramento do volume do riser;
Monitoramento das posições do topo e base da
bolha de gás em relação ao BOP durante a
circulação de um influxo;
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Acionamento de algumas funções do BOP Stack
quando se perde o sistema principal de controle
do BOP (POD amarelo e POD azul), utilizando
sistemas acústico ou hot-stab com auxílio de
ROV;
Cisalhamento de colunas de drill pipes e
revestimentos;
Monitoramento de pressão e temperatura no
BOP.
1.4 Equipamentos principais, auxiliares e
back-ups
A divisão em equipamentos auxiliares e principais é
de caráter didático, porém, consagrada na indústria
do petróleo, sendo inclusive adotada pelo API. Os
equipamentos principais são por definição aqueles
vitais para o controle do poço, pois sem um deles no
sistema não será possível a realização da operação
de controle, sendo necessário recorrer a um sistema
de emergência, tais como: volantes de acionamento
e travamento das gavetas em BOP de superfície,
sistema acústico e/ou Hot-stab com auxílio de ROV
em BOP submarino.
Back-ups ou sistemas de emergências são
equipamentos que proporcionam redundância
parcial para um equipamento ou um sistema de
controle principal, podendo essa redundância ser de
algumas funções ou de apenas uma função como é
o caso típico da Auto-shear ou do Deadman.
Estão descritos, ao lado, alguns equipamentos
principais, auxiliares e back-ups:
Exemplos de equipamentos principais:
BOP de gavetas, BOP anular, Conector
hidráulico da cabeça do poço, Sistema de
controle do BOP e Choke manifold;
Exemplos de equipamentos auxiliares:
Stripping tank, Inside BOP, Trip tank, Válvula de
segurança de coluna de perfuração DPSV e
Válvulas de prevenção interna do Top Drive I-
BOP
Exemplos de back-ups ou sistemas de
emergências:
Sistema acústico do BOP, Auto-shear,
Sistema de Hot-stab operado com auxílio
de ROV e EHBS (Electro Hydraulic Back-
Up System) = Dead man conforme o API.
Quando um influxo é circulado e a bolha chega no
BOP o normal é que o gás seja conduzido pela
“choke line” até chegar no choke manifold e daí ser
direcionado para o separador atmosférico onde o
gás livre será separado das fases líquidas e sólidas e
descartado para a atmosfera pela linha de ventilação
principal ou para o queimador em sondas de
perfuração terrestres. Se parte ou todo o volume de
gás em vez de seguir pela choke line, ultrapassar o
BOP e entrar no riser, estaremos diante de uma
situação de gás de riser, onde não será mais possível
a utilização do sistema BOP para controlar esse gás
e descartá-lo para a atmosfera. Para a circulação do
gás de riser deve ser utilizado o sistema DIVERTER o
qual será objeto de estudo neste manual.
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FIGURA 2-2-1 UNIDADE DE SUPERFÍCIE
2 CAPÍTULO - BOP DE SUPERFÍCIE E EQUIPAMENTOS DE CABEÇA DE POÇO
2.1 Arranjos de BOP stack de superfície: API e Petrobras
FIGURA 2-2 ARRANJO CLASSE 4-A1-R3
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FIGURA 2-3 ARRANJO CLASSE 3-A1-R5 5K
FIGURA 2-4 ARRANJO CLASSE 5-A1-R4 15K
A sofisticação ou a simplicidade do sistema de
prevenção de uma sonda é função das condições
peculiares das áreas onde a mesma vai operar e da
consideração de ordem econômica.
A montagem do cabeçal varia em função do tipo de
poço a ser perfurado e da fase de perfuração, assim
como da pressão a que estarão submetidos da
altura da subestrutura da sonda e de vários outros
fatores. O arranjo escolhido deve manter sempre
um elemento inferior como reserva para ser usado
em caso de falha de outro elemento do conjunto.
Como é o caso da gaveta inferior e da linha
secundária de estrangulamento e de matar.
Durante um Kick o primeiro elemento a ser fechado
deve ser o preventor anular. Caso no decorrer da
operação de controle de poço este preventor
comece a vazar ou a pressão atingir 70% de sua
pressão de trabalho, a gaveta de tubo
imediatamente abaixo deve ser fechada, o que vai
permitir não só dar continuidade ao combate ao
cabeceio, como também a substituição do
elemento de vedação do preventor anular se este
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estiverdanificado.
A gaveta inferior e as linhas secundárias somente
devem ser usadas em situações de emergência e
apenas o tempo suficiente para reparar os
equipamentos situados acima delas.
A gaveta cega, que é posicionada acima de uma
gaveta de tubo, também poderá ser substituída por
outra gaveta de tubo, quando em Kick com a coluna
no interior caso seja necessário.
Para a identificação dos elementos que compõem
um cabeçal deve-se utilizar a seguinte
nomenclatura conforme o API STD 53 traduzido
para português:
A: preventor anular;
G: preventor de gaveta simples;
GD: preventor de gaveta dupla;
GT: preventor de gaveta tripla;
CP: carretel de perfuração;
C: cabeça de revestimento;
CA: carretel de ancoragem;
A3: carretel adaptador A3;
A4: adaptador estojado A4;
CE: carretel espaçador;
K: classe de pressão de trabalho expressa em
1.000 psi.
Os componentes do cabeçal do poço devem ser
listados obedecendo a sequência de baixo para
cima especificando os topos dos elementos,
acrescentando entre parênteses, o tipo de cabeça
utilizada e o arranjo das gavetas. Exemplo:
3K - 13 5/8 (Flange) - C (C22) - 5K - 11 - CA (C22) -
3K - 13 5/8 (Flange) - A4 - CP - GD (5, cega) - A
Onde:
3K: pressão de trabalho 3000 psi;
13 5/8": diâmetro nominal;
C(C22): cabeça de revestimento C22;
CA: carretel de ancoragem C22;
5M: pressão de trabalho de 5.000 psi;
11: diâmetro nominal;
A4: adaptador estojado;
CP: carretel de perfuração;
GD: preventor de gaveta dupla;
(5.cega): indica que a gaveta inferior é de tubos
de 5" e a superior é a cega;
A: preventor anular.
O API define um arranjo em função da classe de
pressão de trabalho conforme o exemplo abaixo:
Arranjo 10K Classe 4-A1-R3 (pressão de trabalho
10.000psi deve ter um BOP Anular (A1) e três BOP
tipo gaveta (R3)).
2.2 Denominações da pressão de BOP
stack de superfície
Cada BOP tipo gaveta instalado em um poço deve
ter, no mínimo, uma pressão de trabalho igual à
pressão máxima prevista na superfície (MASP).
Equipamento preventor de erupção é baseado em
classes de pressões de trabalho (RWP) e designado
como descrito na Tabela 1 do API STD 53ª edição
2012:
DENOMINAÇÃO DA
PRESSÃO
CLASSE DA PRESSÃO DE
TRABALHO
2K 2.000 psi (13,79 Mpa)
3K 3.000 psi (20,68 Mpa)
5K 5.000 psi (34,47 Mpa)
10K 10.000 psi (68,95 Mpa)
15K 15.000 psi (103,42 Mpa)
20K 20.000 psi (137,90 Mpa)
25K 25.000 psi (172,37 Mpa)
30K 30.000 psi (206,84 Mpa)
TABELA 1 DENOMINAÇÃO DE PRESSÃO DE BOP DE SUPERFÍCIE
2.3 Classificação do BOP stack
Conforme o API STD 53ª edição 2012 a classificação
ou simplesmente "classe" de um BOP é o número
total de preventores, gavetas e anulares, instalados
no BOP stack.
As posições dos preventores de gaveta e anular e as
saídas no BOP stack devem fornecer os meios
confiáveis para lidar com eventos potenciais de
controle de poço. O sistema deve fornecer um meio
de:
Fechar e vedar em torno do tubo de
perfuração, tubos de revestimento, ou liner e
permitir circulação;
Fechar e vedar o poço aberto e permitir as
operações de controle de poço por métodos
volumétricos;
Descida "stripping" da coluna de perfuração
com o BOP fechado e o poço pressurizado.
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A quantidade de preventores vedantes para
contenção de pressão em um BOP stack deve ser
usada para identificar a classe do sistema BOP
instalado. Por exemplo, a designação da classe 6
representa uma combinação de um total de seis
gavetas e/ou preventor anular instalados no
arranjo, podendo ser dois preventores anulares e
quatro preventores de gaveta, ou um preventor
anular e cinco preventores de gaveta.
Após identificada a classe do BOP stack, a
nomenclatura seguinte identifica a quantidade do
tipo de preventor anular instalado e é designada
por uma identificação alfanumérica, por exemplo, a
identificação de dois preventores anulares
instalados é A2.
A designação alfanumérica final deve ser atribuída
à quantidade de gavetas ou cavidades para gavetas,
independentemente da sua utilização, instaladas no
BOP stack. As gavetas ou cavidades serão
designadas com um "R" (Ram = gaveta em inglês),
seguido pela quantidade numérica de gavetas ou
cavidades, por exemplo, R4 designando que quatro
preventores tipo gaveta estão instalados ou o
arranjo tem cavidades para 4 gavetas.
EXEMPLO: Um sistema BOP classe 6 instalado com
dois preventores anulares e quatro preventores
tipo gaveta é designado como "Classe 6-A2-R4."
Preventores anulares podem ter classe de pressão
de trabalho inferior à classe de pressão de trabalho
dos preventores de gaveta.
Uma avaliação de risco documentada deve ser
realizada pelo operador para todas as classes de
arranjos do BOP para identificar posicionamentos
de gavetas e configurações a serem instaladas. Esta
avaliação deve incluir colunas cônicas,
revestimentos, equipamentos de completação,
ferramentas de teste, etc.
Um mínimo de um conjunto de gavetas cegas ou
gavetas cegas-cisalhantes (BSR) deve ser instalado
quando o tipo de preventor a ser instalado for do
tipo gaveta. Esta exigência aplica-se igualmente aos
sistemas de pressão de trabalho de 3K ou classe
menor e no mínimo a um sistema de arranjo Classe
2 do BOP stack.
Um arranjo mínimo para Classe 3 de um BOP stack
com um conjunto de gavetas cegas ou de gavetas
cegas-cisalhantes e um conjunto de gavetas de tubo
deve ser instalado para um sistema de pressão
nominal 5K. O terceiro dispositivo pode ser um
preventor do tipo gaveta ou do tipo anular ou o que
for desejado.
O arranjo mínimo para Classe 4 de BOP stack deve
incluir um anular, uma gaveta cega ou BSR, e uma
gaveta de tubo. O quarto dispositivo pode ser do
tipo gaveta ou do tipo anular ou o que for desejado.
Um arranjo mínimo para Classe 4 de BOP stack
deverá ser instalado para a classe de pressão de
trabalho 10K, com um mínimo de uma gaveta cega
ou uma BSR capaz de cisalhar e vedar o tubo de
perfuração em uso.
Um BOP com arranjo Classe 5 ou superior deve ser
instalado para 15K e sistemas de classe de pressão
maiores. Os requisitos mínimos para arranjo classe
5 de BOP stack deve incluir um anular, uma BSR, e
duas gavetas de tubo. O quinto dispositivo pode ser
uma gaveta ou preventor anular, o que for
desejado. Uma avaliação de risco será realizada
para identificar posicionamentos de gavetas e
configurações e tendo em conta o anular e
tubulações de grandes diâmetros para a gestão de
controle de poço.
O arranjo mínimo para Classe 6 de BOPs deve incluir
um anular, uma gaveta cega-cisalhante e duas
gavetas de tubo no arranjo. Os dispositivos
restantes podem ser uma gaveta de tubo, cega,
cega- cisalhante, cisalhante de revestimento, para
teste ou diâmetro variável, ou do tipo preventor
anular, ou uma combinação dos mesmos, conforme
determinado por uma avaliação de risco.
Uma nomenclatura identificando o stack específico
para uma Plataforma (linha de choke, linha de kill,
gavetas e anulares, etc.) deve fazer parte do
programa de perfuração.
Todo preventor tipo gaveta com gaveta vedante
deve ser equipado com dispositivos de trava.
2.4 Carretéis usados na montagem do
conjunto BOP e cabeça de poço
2.4.1 Carretel espaçador
Carretéis espaçadores são usados para fornecer a
separação entre dois componentes com mesmos
diâmetros e conexões iguais (designação da
dimensão nominal e de classificação de pressão).
Carretéis espaçadores podem ser usados para
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permitir espaço adicional entre preventores para
facilitar “stripping” usando as gavetas, hang off
e/ou operações de cisalhamento, mas pode servir
também para outras finalidades em um BOP stack.
Carretéis espaçadores para BOP stack devem
satisfazer os seguintes requisitos mínimos:
Ter o diâmetro interno igual ao diâmetro
interno dos equipamentos que serão
acoplados;
Ter uma pressão de trabalho igual ou maior do
que a pressão de trabalho dos equipamentos
que serão acoplados;
Não deve ter quaisquer penetrações capazes
de expor o poço para o meio ambiente.
FIGURA 2-5 ESPAÇADOR
FIGURA 2-6 DRILLING SPOOLS & SPACER SPOOLS
2.4.2 Carretel de perfuração
Linhas de choke e kill podem ser conectadas ambas
às tomadas laterais dos BOPs ou para um carretel
de perfuração instalado abaixo de pelo menos um
BOP capaz de fechar em tubo.
Utilização das saídas laterais de um BOP tipo gaveta
reduz o número de conexões do stack e a altura
total do BOP stack. No entanto, um carretel de
perfuração é usado para fornecer saídas do stack
(para localizar possíveis erosão no carretel
dispensável) e permitir espaço adicional entre
preventores para facilitar stripping, hang off, e / ou
operações de cisalhamento.
Carretéis de perfuração para BOP stack devem
cumprir os seguintes requisitos mínimos:
Arranjos de classe de pressão 3K e 5K devem
ter duas saídas laterais com diâmetro nominal
mínimo de 2 polegadas (5,08 cm) e ser
flangeadas, studded ou hubbed;
Arranjos de classe de pressão de 10K e maiores
devem ter duas saídas laterais, uma com 3
polegadas (7.62 cm) e uma com 2 polegadas
(5.08 cm) de diâmetro nominal mínimo, e ser
flangeadas studded ou hubbed;
Carretéis de perfuração devem ter um
diâmetro do furo vertical, igual ao diâmetro
interno dos BOP de acoplamento e pelo menos
igual ao diâmetro interno máximo da cabeça do
poço superior ou do conjunto de cabeça do
poço;
Carreteis de perfuração devem ter a pressão de
trabalho igual à do BOP de gaveta instalado.
Para operações de perfuração, as saídas das
cabeças de poço e das montagens das cabeças de
poços não devem ser empregadas para linha de
choke e kill.
2.5 Cabeça de revestimento
É instalada no revestimento de superfície e tem
ainda como funções sustentar os revestimentos
intermediários e de produção e permitir a vedação
e o acesso ao anular formado pelo revestimento de
superfície e o primeiro revestimento intermediário
Deverá ser instalada cuidadosamente para que
fique completamente nivelada e alinhada com a
mesa rotativa, evitando-se assim esforços laterais
no cabeçal e na coluna de perfuração
As cabeças mais utilizadas no Brasil são as
seguintes:
2.5.1 Cabeça tipo C 22 e C 22-BP
Possui alojamento interno cilíndrico para instalação
de tampões de testes (test-plug) e suspensores de
revestimentos (casing hangers). As saídas laterais
quando com roscas são de 2” LP, onde devem ser
instaladas válvulas gavetas de 2 1/16”. São
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fornecidas também com saídas flangeadas ou
estojadas. Instalar, após a perfuração da fase e
ancoragem do revestimento, em uma das saídas
laterais uma válvula de esfera de 2” e na outra
adaptar uma válvula agulha (kero test) de ½”. Em
válvulas laterais rosqueadas usar niples novos de
pressão de trabalho compatível com a válvula que
vai ser conectada, verificando as condições das
roscas de ambas as partes.
FIGURA 2-7 CABEÇA DE REVESTIMENTO TIPO C22
As cabeças tipo C22-BP tem dois parafusos no
flange para travamento do bowl-protector.
FIGURA 2-8 CABEÇA DE REVESTIMENTO TIPO C22-BP
2.5.2 Cabeça tipo CR
Possui pressão de trabalho de 2000psi alojamento
cônico para suspensor, e o flange é enroscado com
rosca ANSI ACME pino. A rosca inferior é Buttres. A
vedação com o flange é feita através de um o-ring
na parte inferior do flange. Verificar sempre as
condições desse o-ring que deve estar
completamente limpo e seco. Não se deve usar
graxa.
O flange é sempre recuperado após a ancoragem
do revestimento de produção e a vedação do
espaço anular é feita através de um anel de
borracha, que é colocado após a retirada do flange,
o qual é pressionado por uma tampa rosqueada. As
saídas laterais são em rosca de 2” LP. Instalar
válvulas gavetas para a perfuração e após a
ancoragem do revestimento instalar em uma delas
válvula esférica de 2 1/16” e 2.000 psi e na outra
adaptar uma válvula ½” NPT por 2 000 psi (kero
test). No anexo 2 estão as especificações e
dimensões.
FIGURA 2-9 CABEÇA DE REVESTIMENTO TIPO CR
2.5.3 Cabeça tipo C 29 e C 29L
Essas cabeças possuem comprimento maior que a
C22 para aceitar o suspensor de revestimento tipo
C29 que é projetado para um mínimo de deflexão
do revestimento suportando cargas maiores. As
características de operação e instalação são
idênticas às da cabeça C22.
A cabeça de 21 ¼ ", é soldada. Essa cabeça possui,
em sua parte inferior, um encaixe para o
revestimento, onde deve receber cordões de solda
nos pontos 1 e 2 e após essa soldagem, a mesma
deve ser testada pelo ponto 3 com uma pressão
compatível com a de colapso do revestimento.
Algumas dessas cabeças possuem uma base de
assentamento para nivelar com o condutor de 30",
conforme é mostrado na Fig. 2-12.
A cabeça C 29 pode possuir os parafusos de trava
no flange, neste caso é C 29L esta cabeça pode ser
com solda, rosca e com base de assentamento ou
sem (ver Fig.2-10, 2-11 e 2-12).
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FIGURA 2-10 CASING HEAD C-29 WITH SLIP-WELD BOTTOM
FIGURA 2-11 CASING HEAD C-29
FIGURA 2-12 CABEÇA DE REVESTIMENTO TIPO C29L COM BASE DE
ASSENTAMENTO.
2.6 Parafusos de trava (Lockdown screws)
Localizados nos flanges de cabeças de poços (TIPO
L), cabeça de revestimento e nos flanges
superiores dos carretéis de ancoragem. Tem as
seguintes funções:
Travar o suspensor de revestimento e a
bucha de proteção (bowl protector), por seus
topos;
Prevenir possíveis movimentos do suspensor
de revestimento, que possam ser causados
por expansão térmica ou pressão no anular;
Auxiliar na compressão do elemento de
vedação no suspensor de revestimento.
Existem 3 tipos de parafuso de trava, são eles:
2.6.1 Tipo standard
É composto por duas partes: a parte externa onde
está localizado o engaxetamento, o qual é
energizado pela porca de vedação, e a parte
interna com a porca de acionamento que é usada
para enroscar o parafuso. O engaxetamento é em
asbesto impregnado com grafite.
FIGURA 2-13 PARAFUSO DE TRAVA TIPO STANDARD.
2.6.2 Tipo IP
É desenhado para aplicação onde se requer
frequentes operações de travamento dos
elementos na cabeça do poço. Ele possui uma
vedação dupla no corpo, a qual pode ser
energizada pela injeção de plástico (TEFLON).
A porca de enroscamento é usada tanto para
enroscar o parafuso como para comprimir o
engaxetamento.
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99712-0120 www.sqcgroup.com.brFIGURA 2-14 PARAFUSO DE TRAVA TIPO IP
2.6.3 Tipo ET
É usado em cabeças e carretéis de alta pressão.
Algumas de suas características são as seguintes:
Grande diâmetro na extremidade de contato
com o elemento a ser travado para um maior
esforço quando for parafusado;
Um anel plástico na extremidade e um anel
"O" no engaxetamento isolam as roscas da
ação de fluidos corrosivos;
A haste, com a porca de enroscar, sai da parte
com engaxetamento 1½" quando o parafuso
é todo desenroscado e apertado.
A maioria dos problemas existem com a utilização
desses parafusos de trava e podem ser eliminados
tomando-se os cuidados mencionados nos itens I,
II e III.
I. Antes da instalação da cabeça ou do carretel
que possui o parafuso standard, lubrificar a
rosca da extremidade com graxa;
IMPORTANTE: Os parafusos de trava standard não
possuem um anel de vedação na extremidade. As
roscas nessa extremidade devem ser engraxadas
para prevenir a formação de lama em torno delas
durante a perfuração.
FIGURA 2-15 PARAFUSO DE TRAVA TIPO ET
II. Certificar-se de que todo o parafuso está
contraído antes da instalação de qualquer
elemento na cabeça do poço ou no carretel;
NOTA: A extremidade do parafuso de trava deverá
estar no mesmo plano com o ID da parte superior
do elemento do cabeçal.
III. Todos os parafusos de trava devem ser
acionados aos pares em 180º.
ATENÇÃO: Acionar o primeiro parafuso até
contactá-lo com o equipamento na cabeça do
poço. Não apertá-lo. Agora acionar o parafuso de
trava localizado no meio entre os dois originais já
acionados. Então acionar o oposto a esse.
Continuar com os demais da mesma maneira,
mantendo o equipamento alinhado na cabeça do
poço. Apertar os parafusos de trava usando a
sequência mostrada na Fig.2-16
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FIGURA 2-16 SEQUÊNCIA DE APERTO DOS PARAFUSOS DE TRAVA.
Conexão entre os elementos do cabeçal
a) Flanges
É um sistema de ligação entre dois
equipamentos que retém pressão, em forma
de anel, fundido externamente a esses
equipamentos, com orifícios para parafusos e
com um mecanismo de vedação. Para cada
diâmetro de passagem e pressão de trabalho
existe um flange normalizado pelo API (ver
Anexo 01). Essas conexões devem ser
executadas da seguinte maneira:
Limpar e verificar as sedes dos anéis (groove),
sem a colocação de graxa. Não usar escova de
aço;
Instalar o anel de vedação, que deve ser
sempre novo;
Instalar o outro flange correspondente;
Lubrificar as roscas dos prisioneiros e as faces
das porcas com a graxa apropriada;
Instalar os prisioneiros e/ou porcas.
ATENÇÃO: Deve-se ter um cuidado especial
durante a remoção e instalação de prisioneiros e
porcas. Inspecionar as roscas dos prisioneiros e os
orifícios dos mesmos quanto a danos tais como
deformação, espanamento ou abrasamento. Não
aplicar torque demasiado aos prisioneiros. Não
engraxar nem encher furos rosqueados com
lubrificantes de roscas. Esta prática resultará em
apertos inexatos nos prisioneiros.
Apertar todas as porcas uniformemente em
uma configuração conforme figura 2-17. Ver
Anexo 06 a especificação do torque
recomendado;
Após a aplicação do torque recomendado
haverá um espaçamento entre os flanges
(Stand off) que permite a visibilidade do anel.
Para os flanges 6B. (Anexo 01) Para os flanges
6BX, existem espaçamento de 1/4" após suas
faces se unirem, devido um rebaixo de 1/8" em
cada uma delas. Neste caso o anel BX não é
visível.
OBSERVAÇÃO: Nos flanges estojados 6BX, esse
rebaixo de 1/8" pode ser omitido, assim o
espaçamento, nesse caso será de 1/8".
FIGURA 2-17 CONFIGURAÇÃO DE APERTO DAS PORCAS DO FLANGE
b) Cubos com grampos (Clamp hub)
O cubo (hub) é um sistema de ligação entre
dois equipamentos que retém pressão, em
forma de anel, forjado externamente a esses
equipamentos, com um mecanismo de
vedação que é energizado pelo aperto de
grampos (clamp). O anel a ser utilizado deve
ser o especificado nas tabelas dos
fabricantes. As pressões de trabalho dessas
conexões acompanham a normalização do
API. O grampo (Fig 2-18), consiste em duas
partes iguais que podem ser unidas por
parafusos com porcas dos dois lados ou com
porca de um lado e fixo do outro por um pino
onde gira.
FIGURA 2-18 CUBOS COM GRAMPO
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Essas conexões devem ser executadas da seguinte
maneira:
Limpar e verificar as sedes dos anéis (groove),
sem a colocação de graxa;
Instalar o anel de vedação, que deve ser
sempre novo;
Instalar o outro cubo (hub) correspondente;
Instalar o grampo (clamp).
OBSERVAÇÕES:
Lubrificar sua parte interna com pouca graxa;
Para facilidade de aperto, instalar o grampo
com as porcas no sentido de “apertar para
cima”, o que facilita o uso do cat-line, se
necessário;
Conectar primeiro o parafuso de um lado, o
que facilitará a conexão do parafuso do outro
lado;
Apertar o grampo deixando o espaço entre as
suas extremidades de igual tamanho, cuidando
para que uma parte não fique mais apertada
que a outra.
c) Estojo
Também é um sistema de ligação entre dois
equipamentos que retêm pressão, semelhante
à do flange, mais forjado no próprio
equipamento. Todas as suas características de
instalação são idênticas às descritas para os
flanges.
2.7 Carretéis de ancoragem (Casing Head Spool)
Os carretéis distinguem-se da cabeça de
revestimento por possuírem dois flanges, superior
e inferior, que são de características diferentes
(diâmetro e/ou pressão de trabalho).
São utilizados para sustentação de revestimentos
intermediários ou de produção através de
suspensores de revestimento idênticos aos usados
nas cabeças de revestimento. Também fornece
vedação e permite acesso ao anular dos dois
últimos revestimentos descidos. Em seu interior, na
parte inferior, possui engaxetamentos (pack-offs)
que irão fornecer a vedação secundária, e na parte
superior possui um ressalto para apoiar o suspensor
de revestimento, o test-plug ou o bowl protector
(bucha de desgaste utilizada para evitar danos ao
carretel na movimentação da ferramenta de
perfuração e que deve ser retirada antes da descida
do revestimento seguinte).
Possui alojamento cilíndrico para suspensor de
revestimento, saídas laterais flangeadas, com
roscas ou estojadas nas quais devem ser instaladas
válvulas de gaveta.
No final do poço uma delas deverá ser substituída
por um flange companheiro e uma válvula agulha.
FIGURA 2-19 CARRETEL DE ANCORAGEM C-
22
FIGURA 2-20 CARRETEL DE ANCORAGEM C-
29
FIGURA 2-21 CARRETEL DE ANCORAGEM C-
29L
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Atenção deve ser dada à instalação do
engaxetamento interno que não deve ter nenhum
de seus elementos danificados, o que poderá
provocar vazamentos pelo mesmo durante os
testes do cabeçal.
Cuidado especial se deve ter ao cortar o
revestimento após seu ancoramento. A superfície
cortada deverá ser biselada e as rebarbas
removidas para que não venham a cortar os
elementos do engaxetamento. A principal função
desse engaxetamento é proteger a ponta do
revestimento cortadoe promover isolamento da
parte inferior do carretel. Quando for o caso
permitindo que se trabalhe a uma pressão superior
ao do flange inferior. Sua montagem, na parte
inferior do carretel, deve ser conforme a figura 2-
22.
FIGURA 2-22 MONTAGEM DO ENGAXETAMENTO NO CARRETEL DE
ANCORAGEM
É recomendado, antes do corte do revestimento,
medir a altura necessária para que o engaxetamento
no interior do carretel seja coberto pelo
revestimento. Essa medida normalmente é da
ordem de 6,5 polegadas. Anexo 03 e 04.
2.8 Suspensores de revestimento (Casing
hanger)
São cunhas com engaxetamento para vedação, que
ancoram os revestimentos nas cabeças ou nos
carretéis de ancoragem.
Nas cabeças C-22 utiliza-se o suspensor C-22 e na C-
29, o suspensor C29. São do tipo envolvente, isto é,
que podem ser descidos através do BOP.
No C-22 o engaxetamento se expande e veda contra
o tubo de revestimento e contra a cabeça de
revestimento quando o peso da coluna de
revestimento é transferido para as cunhas, obtendo-
se assim a vedação do espaço anular entre os
revestimentos.
FIGURA 2-23 SUSPENSOR DE REVESTIMENTO C-22
No C-29 o peso do revestimento é transferido
primeiramente para as garras superiores que se
movem para baixo energizando o engaxetamento e
transferindo o esforço para as garras inferiores, de
parede paralelas, até que essas se ajustam ao
revestimento e passam a absorver o restante da
carga, evitando assim compressão excessiva no
elemento de vedação. O Anexo 05 apresenta
informações sobre as cunhas.
FIGURA 2-24 SUSPENSOR DE REVESTIMENTO C-29.
O suspensor utilizado nas cabeças tipo CR Fig.2-25
não veda o espaço anular. É necessário o emprego
de um anel superior de borracha, colocado após a
recuperação do flange superior da cabeça.
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FIGURA 2-25 SUSPENSOR DA CABEÇA TIPO “CR“
2.8.1 Procedimento para instalação de
suspensores de revestimento
(1) Soltar o ferrolho abrindo o suspensor em
duas partes;
(2) Colocar duas tábuas na cabeça de
revestimento, em torno do revestimento;
(3) Posicionar o suspensor sobre as tábuas,
fechando-o ao redor do tubo;
(4) Prender o ferrolho e engraxar o lado
externo do suspensor;
(5) Aplicar a tração especificada ao
revestimento. Mínimo de 40.000 lbs;
(6) Centralizar o revestimento;
(7) Remover os parafusos retentores no
suspensor;
(8) Remover as tábuas, deixando o suspensor
cair para dentro da cabeça do
revestimento;
(9) Verificar se está devidamente assentado
com leves pancadas na sua parte superior e
nas cunhas, de maneira a assentá-las
uniformemente em torno do revestimento;
(10) Transferir lentamente a tração do
revestimento para o suspensor.
2.9 Adaptadores de flanges
Utilizado para conectar dois equipamentos com
flanges diferentes e/ou para incrementar a altura na
instalação do E.S.C.P. Não possuem saídas laterais.
2.9.1 Adaptador A3
É um carretel sem saídas laterais cuja função é
permitir a conexão de flanges de dimensões
diferentes, diâmetro ou pressão ou ambas. Neste
caso o flange inferior é obrigatoriamente diferente
do flange superior. Serve também para dar altura no
cabeçal, se for o caso. Fig. 2-26
FIGURA 2-26 CARRETEL ADAPTADOR A3
2.9.2 Adaptador A4
Tem a mesma função do A3. Devido sua altura ser
reduzida não serve para se utilizar quando se deseja
maior espaçamento entre os equipamentos. É
estojado, não tem o formato de um carretel. Fig. 2-
27
FIGURA 2-27 ADAPTADOR A4
2.9.3 Adaptador de flanges iguais
É um carretel espaçador o que indica que serve
apenas para se ganhar altura no cabeçal. Não
permite a conexão de equipamentos com flanges
diferentes. Assim como o A3 não tem saída laterais.
Comumente chamado de cego por isso.
2.10 Equipamento OBS de superfície
É o equipamento de superfície usado com o sistema
OBS de suspensão de revestimento usado por
plataformas fixas, apoiado no fundo do mar.
O sistema OBS sustenta o peso do revestimento no
nível do fundo do mar para melhorar a estabilidade
da sonda permitindo o abandono ou a reentrada em
um poço temporariamente abandonado.
O equipamento de superfície do sistema OBS é
constituído por carretéis de passagem plena. Depois
que a primeira cabeça for montada no revestimento,
uma bucha suporte é instalada para proporcionar a
vedação secundária do espaço anular, e receber o
próximo suspensor de revestimento. Então o
carretel é colocado sobre essa bucha, encostando-a
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contra a cabeça de revestimento. Assim
sucessivamente até o engajamento com o conjunto
de preventores. Ver Fig.2-28
No abandono do poço, todos os suspensores acima
da cabeça de revestimento são liberados com a
remoção dos carretéis, permitindo assim sucessivos
acessos aos suspensores, buchas suporte e
revestimentos internos.
O suspensor de revestimento utilizado nos carretéis
é o C-29. O formato da bucha suporte é mostrada na
Fig. 2-28.
FIGURA 2-28 FORMATO DA BUCHA SUPORTE
FIGURA 2-29 EQUIPAMENTO OBS DE SUPERFÍCIE
2.11 Alinhamentos em Condição Normal de Operação
FIGURA 2-30 CONDIÇÃO DE OPERAÇÃO HARD SHUT-IN METHOD
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FIGURA 2-31 CONDIÇÃO DE OPERAÇÃO SOFT SHUT-IN METHOD
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3 CAPÍTULO - BOP STACK SUBMARINO
3.1 Denominações de pressão de BOP
stack submarino
Equipamento preventor de erupção é baseado em
classes de pressões de trabalho (WP) e designado
como 5K, 10K, 15K, 20K, 25K, e 30K como descrito na
Tabela 5 do API STD 53ª edição 2012.
DENOMINAÇÃO DE
PRESSÃO
CLASSE DA PRESSÃO DE
TRABALHO
5K 5.000 (34,47 MPa)
10K 10.000 (68,95 Mpa)
15K 15.000 (103,425 MPa)
20K 20.000 (137,90 MPa)
25K 25.000 (172,37 MPa)
30K 30.000 (209,84 MPa)
TABELA 2 DENOMINAÇÕES DE PRESSÃO DE BOP SUBMARINO
Cada BOP de gaveta deve ter no mínimo, uma
pressão de trabalho WP igual ao valor máximo
previsto de pressão na cabeça do poço (MAWHP).
3.2 Classe de BOP stack
A classificação ou "classe" de um BOP stack é o
número total de gavetas e preventores anular no
BOP Stack.
A quantidade de componentes vedantes para
contenção de pressão em um BOP stack deve ser
usada para identificar a classe do sistema BOP
submarino. A designação da classe 6 representa uma
combinação de um total de seis gavetas e/ou
preventor anular instalado (por exemplo, dois
preventores anular e quatro preventores de gaveta,
ou um preventor anular e cinco preventores de
gaveta, no caso da classe 6 descrita).
Após a classe do BOP ser identificada, a
nomenclatura seguinte identifica a quantidade de
preventor anular instalado e é designada por uma
identificação alfanumérica (por exemplo, a
identificação de dois preventores anulares é A2).
A designação alfanumérica final deve ser atribuída à
quantidade de gavetas ou cavidades para gavetas,independentemente da sua utilização do BOP stack.
As gavetas ou cavidades serão designadas com um
"R" (Ram gaveta em inglês), seguido pela quantidade
de gavetas ou cavidades (por exemplo, R4 designa
que quatro preventores tipo gaveta estão
instalados).
EXEMPLO: Um sistema BOP classe 6 com dois
preventores anulares e quatro preventores tipo
gaveta é designado como "Classe 6-A2-R4."
3.3 Arranjos de BOP Stack Submarino
As posições dos preventores anular e de gavetas e as
saídas no BOP stack submarino devem fornecer os
meios confiáveis para lidar com eventos potenciais
de controle poço. Especificamente para as
operações em flutuantes, o sistema deve fornecer
um meio de:
Fechar e vedar no tubo de perfuração, tubing,
revestimento ou liner e permitir a circulação;
Fechar e vedar nos poços abertos e permitir as
operações de controle de poço por métodos
volumétricos;
Tripping com a coluna de perfuração;
Hang-off do tubo de perfuração em uma gaveta
de BOP e controlar o poço;
Cisalhar o tubo de perfuração ou tubing e vedar
o poço;
Desconectar o riser do BOP stack;
Circular no poço após a desconexão do tubo de
perfuração;
Circular através do BOP stack para remover
gases aprisionados.
Preventores anular que têm uma pressão de
trabalho WP inferior ao preventor de gaveta são
aceitáveis.
Conforme o API STD 53ª edição 2012 a linha mais
inferior conectada ao BOP Stack deve ser
identificada como kill line. Para BOP que tem linhas
instaladas em cada lado com saída da última gaveta
de controle de poço, ambas podem ser designadas
como linha de choke ou linha de kill.
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NOTA: No início dos anos 90, com a criação do
programa de segurança em operações de sondas
posicionadas dinamicamente (DPPS) pela Petrobras,
foi implementado um estudo de Engenharia de
Confiabilidade aplicada aos arranjos de BOP
submarinos. Este estudo concluiu que a choke line
deve ser a linha conectada imediatamente abaixo da
gaveta de hang-off por proporcionar maior
confiabilidade ao arranjo do BOP no isolamento do
poço durante operações de controle de poço.
Nomenclatura para identificar equipamentos
específicos do stack (linha de choke, linha de kill,
etc.) devem fazer parte do programa de perfuração.
Uma avaliação de risco documentada deve ser
realizada pelo usuário do equipamento e pelo
proprietário do equipamento para todas as classes
de arranjos do BOP para identificar posicionamentos
e configurações de gavetas, e ter em conta o espaço
anular e tubulações larga(s) para o gerenciamento
de controle de poço.
O BOP stack submarino deve ser Classe 5 ou superior
o que consiste no seguinte:
Um mínimo de um preventor anular;
Um mínimo de duas gavetas de tubo (excluindo
a gaveta de teste);
Um mínimo de dois conjuntos de gavetas
cisalhantes para cisalhar o tubo de perfuração e
tubing em uso, dos quais pelo menos um
conjunto de gavetas deve ser capaz de vedar.
Para as plataformas ancoradas, um mínimo de
um conjunto de BSR (capaz de vedação) para o
cisalhamento do tubo de perfuração e tubing
em uso pode ser efetuado após a realização de
uma avaliação de risco.
3.3.1 Arranjos de BOP submarino e linhas
O arranjo do BOP submarino é denominado
convencional quando é composto por 2 BOP
anulares e 4 cavidades no BOP Stack conforme
mostrado na figura abaixo. Na cavidade do topo do
conjunto tem instalada uma gaveta cega-cisalhante
e nas outras 3 cavidades tem instaladas gavetas de
tubo.
Este conjunto BOP quando instalado em sonda DP é
utilizado para a perfuração de poços com margem
de segurança de riser.
O arranjo do conjunto BOP submarino de sonda DP
para perfuração de poços com pelo menos uma fase
sem margem de segurança de riser deve ser
composto por 2 BOP anulares e 5 ou 6 cavidades no
BOP Stack para possibilitar a instalação de duas
gavetas cega-cisalhantes ou uma cega-cisalhante e
uma super-cisalhante, mantendo a mesma
quantidade de gavetas de tubos visando aumentar a
confiabilidade no isolamento do poço após uma
desconexão de emergência do LMRP. Pode ser
utilizado um dos seguintes arranjos de gavetas:
Arranjo 1: 2 BOP anulares + 2 gavetas cegas-
cisalhantes + 3 gavetas de tubo;
Arranjo 2: 2 BOP anulares + 1 gaveta cega-cisalhante
+ 1 gaveta super-cisalhante + 3 gavetas de tubo;
Arranjo 3: 2 BOP anulares + 2 gavetas cegas-
cisalhantes + 1 gaveta super-cisalhante + 3 gavetas
de tubo;
Arranjo 4: 2 BOP anulares + 2 gavetas cegas-
cisalhantes + 1 gaveta super-cisalhante + 3 gavetas
de tubo + 1 gaveta de tubo invertida para teste do
BOP.
Abaixo, figuras dos arranjos para perfuração, sem
margem de segurança de riser, sendo o primeiro
arranjo com 5 cavidades e o segundo com 6
cavidades.
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FIGURA 3-1 ARRANJO BOP DE 5 CAVIDADES
FIGURA 3-2 ARRANJO BOP DE 6 CAVIDADES
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A gaveta de hang-off em um conjunto BOP
submarino é a gaveta na qual deve ser apoiada a
coluna de trabalho sempre que o BOP for fechado.
Em sonda ancorada a gaveta de hang-off será
sempre a gaveta superior, porque sonda ancorada
não faz desconexão de emergência, mas deve ser
definido em procedimento de fechamento do poço
se será possível cisalhar a coluna quando a mesma
estiver apoiada nesta gaveta sem interferência com
o up-set ou com o tool joint. Não sendo possível, a
coluna deverá ser apoiada na gaveta intermediária
antes de ser acionada a cisalhante para o corte da
coluna.
Em sonda DP a gaveta de hang-off depende da
distância do topo desta gaveta até a base da lâmina
da gaveta cega-cisalhante ou da super-cisalhante. A
gaveta superior somente poderá ser a gaveta de
hang-off se a distância entre o topo desta e a base
da lâmina da gaveta cega-cisalhante ou da super-
cisalhante for pelo menos igual ao somatório de 2
tool joints + 1 up-set. Abaixo, coluna em hang-off:
As linhas do sistema BOP são: choke line, kill line,
booster line, bleed line e linha de monitoramento.
No Brasil em lâmina dágua profunda a choke line é a
linha com uma conexão imediatamente abaixo da
gaveta de hang-off. Em algumas partes do mundo a
indústria ainda considera como choke line a linha
com uma conexão imediatamente abaixo da gaveta
intermediária pelo fato de considerar como kill line,
a linha com conexão abaixo da gaveta inferior, mas
o API RP 53 2012 já contempla a definição de choke
line conforme utilizada no Brasil pela Petrobras.
A booster line é uma linha do sistema de circulação
da sonda, portanto de baixa pressão quando
comparada com o sistema BOP, esta linha inicia no
manifold das bombas de lama e sem passar pelo
stand pipe manifold, conecta-se às juntas de riser e
tem conexão com o interior do riser no riser adapter
através de uma válvula gaveta “fail safe closed”.
Deve ter diâmetro mínimo de 3 polegadas e pressão
de trabalho de 3000psi para lâmina d’água de até
2000m e de 5000psi para lâminas d’água maiores,
dimensionada para operar com vazão mínima de
1000gpm e deve ser utilizada para circulação de gás
de riser.A bleed line é a linha conectada abaixo do BOP
anular inferior utilizada para melhorar a eficiência da
retirada de gás aprisionado no BOP após a circulação
de um kick. As sondas de sexta geração já têm uma
bleed line conectada embaixo de cada BOP anular.
Outra aplicação importante da bleed line é permitir
o teste do anel de vedação do conector após uma
reconexão do LMRP.
A linha de monitoramento é a linha na qual o fluido
do poço se mantém em condição estática durante a
circulação de um kick. A comparação entre as
pressões desenvolvidas no manômetro da choke line
(condição dinâmica) e no manômetro da linha de
monitoramento (condição estática), permite
monitorar as posições do topo e da base da bolha de
gás em relação ao BOP durante uma circulação de
kick.
Na figura abaixo, uma junta de riser mostrando a
choke line, kill line, booster line e conduites lines.
FIGURA 3-3 JUNTA DE RISER, CHOKE LINE, KILL LINE E BOOSTER LINE.
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3.4 Alinhamentos em condição normal de operação
FIGURA 3-4 CONDIÇÃO NORMAL DE OPERAÇÃO HARD SHUT-IN METHOD
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4 CAPÍTULO - CONECTORES HIDRÁULICOS, CONEXÕES E ANÉIS DE VEDAÇÃO
4.1 Conectores hidráulicos do conjunto
BOP submarino
O conjunto BOP submarino tem um conector no
LMRP e outro na conexão do BOP Stack com a
cabeça do poço. O conector da cabeça do poço
'WHC’ (Well Head Connector) tem finalidade de
possibilitar a conexão remota do BOP na cabeça do
poço e promover a vedação do BOP com o poço.
Deve ter o mesmo perfil da cabeça do poço definido
pela companhia operadora do campo de petróleo
sendo muito utilizado o perfil H-4. O conector do
LMRP é de escolha do operador da sonda. O
conector da cabeça do poço “WHC” deve ter o
diâmetro da cabeça do poço, 16 ¾” ou 18 ¾”, e a
pressão de trabalho compatível com o BOP de
gavetas e com a cabeça do poço. O conector do
“Lower Marine Riser Packet” deve ser compatível
com a classe de pressão dos preventores anulares.
Após o assentamento do BOP, a conexão com a
cabeça do poço deve ser submetida aos testes de
overpool de 50.000 libras-força e de vedação com
pressão máxima limitada a 80% da resistência a
pressão interna (RPI) do revestimento com a gaveta
cega-cisalhante fechada. Após o teste de overpool a
linha neutra deve ser posicionada no BOP Stack
abaixo da conexão com o LMRP com tração
suficiente para permitir o desacoplamento vertical
do LMRP porém sem permitir o retorno do mesmo
com colisão sobre o stack. Testes de desconexão do
LMRP são aplicados nos recebimentos de sondas DP
novas para definir o valor ótimo dessa tração.
4.2 Tipos de conectores hidráulicos
Vetco H-4 Standard;
Vetco HAR (High Angle Release);
Cameron Collet Connector;
HD H-4 (Heavy Duty);
SHD H-4 (Super Heavy Duty);
DHD H-4 (Heavy Duty).
As diferenças básicas entre os conectores de perfil
H-4 e os conectores HAR e Cameron, são o perfil do
mandril e o ângulo máximo de desconexão. O
conector Vetco H-4 Standard permite desconectar
Com até 10º de deflexão, o HAR permite
desconectar com até 15º e o conector Cameron
(Collet Connector) com até 30º.
As principais diferenças entre os WHC Standard
H-4 e os WHC HD H-4 são:
Pressão de trabalho do WHC Standard é
10.000psi e do WHC HD é 15.000psi;
Ângulo máximo de desconexão do WHC
Standard 10º e do WHC HD 3º.
Devem estar perfeitamente alinhados para aplicar
100% da força de travamento. Foram projetados
para permanecerem travados mesmo com perda
total da pressão e do fluido de acionamento.
Apresentam a vantagem do destravamento
hidráulico sobre o travamento, de forma a minimizar
a dificuldade de liberação, ou seja, todos eles têm
dois sistemas hidráulicos distintos para efetuar o
destravamento, o conector Cameron (Collet
Connector) além dos sistemas hidráulicos, possui um
sistema mecânico para destravamento. Possuem
indicador de posição que podem ser monitorados
por ROV para determinar se o conector se encontra
travado ou não.
FIGURA 4-1 CONECTOR HIDRÁULICO
FIGURA 4-2 CONECTOR VETCO H4
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4.2.1 Conector Hidráulico Vetco H-4 Standard
O conector hidráulico VETCO H-4 é projetado para
permitir a conexão e a desconexão e vedação do
BOP STACK à cabeça do poço. Também é utilizado no
LMRP de sondas ancoradas.
4.2.1.1 Componentes e funcionamento do Conector
Vetco H-4 Standard
O Corpo inferior (seção hidráulica) e o
corpo superior (Top adpter) constituem as duas
partes principais de um conector H-4. A seção
inferior aloja os componentes hidráulicos e
mecânicos do conector. A operação mecânica
envolve o movimento dos mordentes (DOG's) de
travamento, deslocamento do anel CAM RING e
finalmente a energização de um anel de vedação. O
anel CAM é movido para a posição de travamento
pelos pistões acionados hidraulicamente. O CAM
RING força os segmentos dos mordentes (DOG's)
radialmente de encontro ao perfil pino H-4.
O perfil pino H-4 é usado no teste STUMP,
na cabeça do poço e no mandril do LMRP em sondas
ancoradas. A face entre o anel CAM RING e os
segmentos dos mordentes (DOG's) tem dois
chanfros que provêm a vantagem mecânica de
mover os segmentos dos mordentes (DOG's)
radialmente para dentro. O chanfro inicial é de 20º
e serve como guia, o final é de 4º que influencia no
atrito final entre o Cam Ring e os DOG’s. Conectores
mais antigos possuem diferentes valores para esses
ângulos o que deve ser investigado, pois influem no
resultado operacional desses conectores. Abaixo
figuras mostrando a vista explodida e o princípio de
funcionamento de um conector Vetco standard H-4.
FIGURA 4-3 CONECTOR VETCO STANDARD H-4
FIGURA 4-4 SISTEMA HIDRÁULICO DO CONECTOR VETCO H-4
STANDARD
4.2.1.2 Sistema Hidráulico do Conector Vetco H-4
Standard
O sistema de operação hidráulica emprega dois
sistemas separados e distintos. Um sistema primário
e outro secundário e é através do manifold
hidráulico primário que o fluido entra no conector e
é dirigido aos pistões hidráulicos primários, que é a
metade do número total de pistões existentes no
conector. Do mesmo modo, o manifold hidráulico
secundário, conduz o fluido a outra metade dos
pistões hidráulicos, os pistões secundários.
FIGURA 4-5 ESQUEMA HIDRÁULICO DO CONECTOR H-4 STANDARD
O sistema hidráulico foi projetado para que com
uma mesma pressão de operação seja capaz de
gerar 23% mais força de destravamento do que de
travamento, isso é devido a diferença de áreas onde
a pressão de acionamento atua. Assim sendo,
usando ambos os sistemas de destravamento,
primário e secundário, juntos a força real de
destravamento é de aproximadamente 1 ¼” vezes a
força de travamento para a mesma pressão aplicada.
Dentro do corpo da seção hidráulica estão um
número de pistões alojados nas camisas. Esses
pistões estão conectados ao anel CAM RING por
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meio de hastes, provocando ambas as forças de
travamento e destravamento, quando a pressão
hidráulica é aplicada.
Quando os pistões primários recebem fluido
pressurizado na sua parte superior, desce trazendo
juntamente o anel CAM RING que empurra os
mordentes (DOG's) travando o conector, e ao
receberem o fluido pressurizado na sua parte
inferior, sobem empurrando o anel Cam Ring e,
conseguintemente destravam o conector. Os pistões
hidráulicos secundários são a outra metade do total
dos pistões do conector e nos conectores fabricados
até 1981 não eram conectados ao anel Cam Ring,
portanto somente tinham a função de destravar.
4.2.1.3 Princípio de Operação do Conector Vetco H-4
Standard
Os mordentes (DOG's) são feitos a partir de um anel
usinado com perfil H-4 em um dos lados e com
conicidade do outro. Este anel é segmentado e são
colocadas molas entre os segmentos de tal forma
que na posição travado as molas são comprimidas e
os mordentes (DOG's) tomam a forma de um anel de
diâmetro próximo ao de sua usinagem.
FIGURA 4-6 CAM RING COM PERFIL H-4
Quando o anel CAM RING é movido para cima,
posição destravar, as molas expandem-se e forçam
os mordentes (DOG's) radialmente para fora ou seja,
os mordentes (DOG's) tomam a forma de um anel de
diâmetro maior possibilitando o desacoplamento do
conector do mandril. Uma interface de 45º entre os
mordentes (DOG's) e as ranhuras na face do mandril
provê uma ação de destravamento para fora quando
o conector é puxado.
FIGURA 4-7 DOG RING
4.2.1.4 Procedimento para análise da pressão de
destravamento
Os conectores VETCO H-4 podem apresentar
dificuldade no destravamento devido a desgaste,
falta de lubrificação, corrosão no mecanismo de
travamento ou obstrução do circuito hidráulico. Para
determinar se a pressão necessária para destravar o
conector mantém-se dentro dos limites aceitáveis, a
VETCO publicou a carta de valores aceitáveis (o
gráfico de barras deve ser usado para travamento
primário e secundário com 1500psi e 3000psi).
Sempre que for retirar o BOP do “test stump” o
conector deve ser destravado com o circuito
primário e com o circuito secundário,
individualmente, e as pressões de destravamento de
cada circuito, devem ser analisadas com auxílio do
gráfico abaixo. Caso seja detectada qualquer
anormalidade, deve-se proceder conforme as
recomendações da VETCO.
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FIGURA 4-8 CARTA DE VALORES ACEITÁVEIS PARA PRESSÃO DE DESTRAVAMENTO
4.2.2 Conector Vetco High Angle Release
Utilizado no LMRP de sondas DP pelo fato de
penetrar apenas 13” no mandril do STACK e permitir
desconexão com deflexão do riser até de 15 graus.
O sistema hidráulico primário de travamento é
constituído de 04 pistões e supridos hidraulicamente
através do sistema de POD’s ou sistemas back-up. O
sistema secundário com 06 pistões é suprido
hidrostaticamente. O sistema de destravamento
possui, cada um, 05 pistões e são abastecidos
hidraulicamente através do sistema de principal de
controle ou sistemas back-ups.
FIGURA 4-9 ESQUEMA HIDRÁULICO CONECTOR VETCO H
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4.2.3 Conectores HD, SHD e DHD H-4 (HEAVY
DUTY)
Esses conectores para 15.000psi foram
originalmente projetados com ângulo final de 3º, ver
exemplos na figura abaixo.
FIGURA 4-10 SGD H-4 CONNECTOR
FIGURA 4-11 H-4 CONNECTOR
FIGURA 4-12 H-4 CONNECTOR
4.2.4 Conectores Cameron
4.2.4.1 Conector Cameron - Modelo HC
O modelo HC surgiu do aperfeiçoamento do projeto
dos conectores COLLET, é atuado hidraulicamente
por um cilindro anular. Este tipo fornece pré-carga
de conexão muito maior que a disponível em
atuadores tipo pistão. O CONECTOR COLLET HC é
travado ao cubo do mandril através de segmentos
de travamento com a forma de garras.
FIGURA 4-13 CONECTOR CAMERON TIPO HC
Estes segmentos formam um funil que guiam o
conector para o cubo do mandril e garantem a
conexão. Ao aplicar-se pressão de destravamento,
os segmentos giram na posição totalmente abertos
antes de sua liberação do cubo do mandril, para
permitir que se desconecte mesmo com ângulos de
30 graus. Todos os conectores COLLET HC possuem
um reforço em aço inoxidável na superfície de
vedação que fica exposta à água do mar, e um
retentor hidráulico do anel AX para simplificar a
substituição do anel. Os anéis AX são encontrados
com ou sem anéis resilientes de hycar.
Todos os conectores COLLET têm um rasgo de
orientação usinado em seu interior para auxiliar na
orientação de suspensores de tubulação da
produção e seus componentes. Desta forma o
mesmo conector pode ser usado tanto em
operações de perfuração quanto de produção.
Os conectores COLLET HC podem ainda ser
equipados com um pistão de destravamento
secundário.
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Os conectores COLLET CAMERON possuem uma
distribuição de pré-carga envolvendo somente três
partes: A seção central do corpo, os segmentos de
travamento e o cubo de travamento. Com uma dada
pré-carga aplicada conforme mostra a figura abaixo,
o conector CAMERON pode suportar forças de
tração substancialmente maiores que nos outros
tipos de conectores.
4.2.4.2 Conector Cameron - Modelo 70
Este conector possui muitas das características do
conector modelo HC, exceto seu acionamento por
um conjunto de pistões hidráulicos de 5” em lugar
do cilindro anular. Estes pistões foram projetados
para receber 3.000 psi, no entanto, sua operação
normal requer somente 1.500 psi de pressão de
acionamento.
FIGURA 4-14 CONECTOR COLLET - MODELO 70
O conector CAMERON COLLET - MODELO 70 foi
projetado para assegurar máxima confiabilidade e
robustez. Uma característica muito importante
deste conector é que, ao contrário da maioria dos
outros conectores, quando liberado de sua pressão
hidráulica de travamento, ele pode ser
desconectado mesmo com 30º ou mais de deflexão.
Esta característica é especialmente desejável
quando a unidade de perfuração perde o
posicionamento, ou precisa abandonar a locação.
Sob estas condições, é possível que ocorra grande
dano se o conector não puder ser desconectado.
Outras características de projeto estão listadas
abaixo:
Ao assentar o conector, seus segmentos de
travamento formam um funil que auxiliam a
centralizá-lo sobre o pino de conexão;
Na posição destravado os segmentos de
travamento são recolhidos com o propósito de
prevenir danos durante o assentamento do
conector;
Quando travado o conector, os segmentos de
travamento são apoiados por detrás em 360º
pela superfície cônica interna do anel atuador;
O cubo interno do conector e o cubo do pino
mandril apoiam-se face a face, o que faz com
que o anel de vedação não seja submetido a
esforços com o travamento do conector;
As linhas de acionamento dos cilindros correm
internamente ao conector, protegendo o
funcionamento de todo o conjunto;
De forma a assegurar que o conector pode ser
destravadosob qualquer circunstância,
somente seis cilindros hidráulicos atuam sobre
os segmentos de travamento no sentido de
travá-los, enquanto nove cilindros são usados
para destravar o conector. Para tornar isto
possível, todos os nove cilindros são fixados ao
anel atuador dos segmentos de travamento,
porém somente seis dos nove cilindros são
fixados ao prato inferior do conector. Assim, no
travamento, somente, estes seis cilindros
exercerão um esforço no sentido de puxar o
anel atuador para baixo. Contudo, no
destravamento, todos os nove cilindros,
contribuirão para empurrar o anel atuador. Isto
proporciona uma relação do travamento para o
destravamento de 1:1,8;
Seis pinos guia se estendem, do prato superior
ao prato inferior, através de orifícios usinados
no anel atuador, assegurando ao anel atuador
mover-se com precisão;
A saia externa do conector pode ser removida
pela retirada de seis parafusos sextavados,
permitindo um fácil acesso para limpeza e ou
manutenção dos cilindros e do anel atuador;
O conector pode ser destravado
mecanicamente.
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4.3 Anéis de vedação usados em BOP de
superfície
São elementos de vedação utilizados entre as partes
do cabeçal. São feitos de material mais mole do que
o dos equipamentos a serem conectados para,
quando apertados, se deformarem o necessário
para vedar.
Pelo fato de sempre haver deformação resiliente no
anel é que não se deve reutilizar anéis.
A vedação é do tipo metal-metal, por isso não se
deve fazer a montagem do anel na sede utilizando
graxa, que devido a vibração do equipamento
durante as operações, pode se deslocar provocando
folga da vedação.
O anel deve ser assentado a seco e limpo. Deve-se
evitar pancadas na montagem do equipamento o
que poderá amassá-lo e comprometer a vedação. Do
mesmo modo não se deve usar "teflon" para auxílio
da vedação.
Existem tabelas para a especificação do anel
conforme o flange utilizado (ver Anexo 01).
4.3.1 Anel tipo R
Usado em flanges API tipo 6B, ou seja, com
pressão de trabalho de 2.000, 3.000, e 5.000 psi;
OBSERVAÇÃO: 5.000 psi até o tamanho nominal de
11".
A vedação é realizada pela deformação do anel
contra os grooves dos flanges nos quatro
flancos do anel (A). Ver Fig. 4-15;
Sempre haverá um espaço (S-Standoff), entre os
flanges fazendo com que o anel atue como
elemento estrutural do conjunto. Ver o valor do
standoff no Anexo 01.
4.3.2 Anel tipo RX
Usado em flanges API tipo 6B, ou seja, com
pressão de trabalho de 2.000, 3.000 e 5.000 psi;
A vedação é realizada pela deformação do anel
contra os grooves dos flanges, em suas faces
externas (A), e pela pressão do poço (B) que o
energiza, também contra o groove. Ver Fig. 4-
16;
Sempre haverá um espaço (S-Standoff) entre os
flanges fazendo com que o anel atue como
elemento estrutural do conjunto (C). Ver o valor
do standoff no anexo 1;
Conforme a recomendação do API existe um
orifício (D), nos anéis RX-82 a RX-91, com função
de equalizar as pressões, superior e inferior
agindo no anel, durante o aperto do mesmo, e
que serve também como rota de escoamento
de graxa ou qualquer elemento sólido que possa
ter ficado no groove, durante o aperto.
4.3.3 Anel tipo BX
Usado em flanges API tipo 6BX, com pressão de
trabalho de 5.000, 10.000, 15.000 e 20.000 psi
e flanges especiais de 2.000 e 3.000 de 26 ½” e
30”;
OBSERVAÇÃO: 5.000 psi a partir do tamanho nominal
de 13 5/8".
A vedação é realizada pela deformação do anel
contra grooves dos flanges, em suas faces
externas (A), e pela pressão do poço (B), que o
energiza, também contra o groove. Ver Fig.4-
17;
Não possui standoff (S) entre os flanges. Assim
o anel não atua como um elemento estrutural
do conjunto. A continuidade estrutural é
conseguida pelo contato entre os flanges (C).
o Após este contato existe um
espaçamento entre os flanges de 1/8”
a ¼”, dependendo de qual seja o
elemento estrutural. (No tipo estojado
pode não haver rebaixo de 1/8”).
Possui um orifício (D), com a função de equalizar
as pressões, superior e inferior, agindo no anel
durante o aperto caso a superfície do mesmo
venha a vedar contra o lado interno do groove,
devido a extrusão do anel neste sentido.
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FIGURA 4-15 ANEL TIPO R
FIGURA 4-16 ANEL TIPO RX
FIGURA 4-17 ANEL TIPO BX
O anel de vedação VX, é capacitado para
10.000/15.000psi. Se a superfície de vedação sofrer
danos, é possível o uso de um anel especial com
HYCAR (material resiliente). Esse material resiliente
especial (plástico) tende a escoar para as estrias e
ranhuras da superfície de vedação danificada.
O anel de vedação do conector do Stack deve ser
pintado internamente com faixas pretas para criar
contraste facilitando sua verificação com ROV. Deve-
se pintar setas na parte interna do anel e o mesmo
deve ser instalado no conector de forma que as setas
apontem para o fundo do mar para identificação da
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face do anel que ficará em contato com a cabeça do
poço.
4.4 Anéis de vedação usados em BOP
submarino
STANDARD (inox - cádimo);
VX / VT;
Simples HYCAR;
Duplo HYCAR.
Em casos extremos, poderá ser utilizado chumbo ao
invés de hycar. O anel de vedação é preso ao
adaptador superior (TOP ADAPTER) do conector H-4
por quatro parafusos retentores que podem ser de
acionamento mecânico ou hidráulico. A substituição
do anel é feita desatarraxando os quatro parafusos
com sextavado interno (ALLEN) ou operando a
função release gasket (acionamento hidráulico).
OBSERVAÇÃO: Esta substituição também poderá ser
realizada no fundo do mar, com auxílio de ROV.
Um orifício indicador de vazamentos localizado no
adaptador superior (TOP ADAPTER) do conector
pode ser monitorado visualmente na superfície por
uma câmera submersa.
FIGURA 4-19 ANEL DE VADAÇÃO VGX GASKET
FIGURA 4-20 ANEL DE VEDAÇÃO VT GASKET
4.5 Conexões
4.5.1 Flanges
Para cada diâmetro de passagem e pressão de
trabalho existe um flange normalizado pela API onde
são especificados: anel de vedação, parafusos,
alturas e etc.
Existem tabelas e réguas apropriadas para a
determinação de qualquer elemento do flange.
O lubrificante utilizado nos parafusos é muito
importante uma vez que a maior parcela de torque
de aperto aplicado num parafuso é para vencer o
atrito da rosca.
Como boa prática,
recomenda-se que antes da
montagem do equipamento,
as roscas dos parafusos
sejam limpas e lubrificadas
convenientemente com
graxa à base de zinco.
A sequência de aperto dos parafusos também é
muito importante, observando-se o aperto em
FIGURA 4-18 ANEL DE VEDAÇÃO VX GASKET
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“cruz” e o ajuste uniforme na montagem do flange
para melhor eficiência na vedação do anel.
O flange não deve ser montadofaltando parafusos
ou com parafusos de diâmetro menor que o
especificado que implica na redução da pressão de
trabalho.
4.5.2 Clamps
Constam de duas partes idênticas, semicirculares,
instaladas uma de cada lado do ponto de conexão e
conectadas entre si.
As mesmas observações quanto à lubrificação dos
parafusos dos flanges se aplica aos parafusos do
clamp.
Existem tabelas de dimensões dos clamps conforme
o diâmetro e pressão de trabalho dos equipamentos.
Uma observação muito importante quando
conectando um clamp, é notar se as aberturas ficam
iguais dos dois lados e também com relação à parte
superior e a inferior da abertura, o que permite uma
vedação mais eficiente.
Os anéis usados neste tipo de conexão são do tipo
RX e BX.
FIGURA 4-21 CLAMP
4.6 Requisitos de segurança do conector
da cabeça do poço
Além da exigência da haste indicadora das posições
travado (lock) e destravado (unlock) o conector da
cabeça do poço “WHC” precisa ter os seguintes
requisitos de segurança:
Sistema de pressurização das câmeras de
travamento (back pressure);
Sistema de destravamento remoto do anel de
vedação da cabeça do poço (release gasket);
Pintura da face interna do anel de vedação para
facilitar a visualização do mesmo com auxílio de
ROV e indicação com seta da face que ficará em
contato com a cabeça do poço para facilitar a
identificação da face em situação de vazamento
conforme mostrado na figura abaixo.
FIGURA 4-22 PINTURA NA FACE DO ANEL
4.6.1 Sistema de pressurização das câmeras de
travamento (Back Pressure)
É mandatório em sonda DP que o conector da
cabeça do poço WHC (wellhead connector) possua
uma válvula de retenção pilotada (Pilot Operated
Check Valve - POCV) na linha de travamento do
conector ou outra forma alternativa que garanta a
manutenção de pressão na câmara de travamento
após uma desconexão de emergência do LMRP. O
sistema deve incorporar um acumulador para
manter a pressurização mesmo na ocorrência de
pequenos vazamentos após o EDS. Por outro lado o
sistema deverá também possuir como "back up"
facilidades que possibilitem a despressurização do
"lock" com ROV permitindo o destravamento do
conector e a retirada do BOP "Stack" em caso de
falha da POCV. Para isso basta utilizar um "loop" de
linha hidráulica que possa ser facilmente cortado
com o ROV possibilitando ventilar a câmera de
travamento para o mar. A figura abaixo mostra o
circuito de operação da POCV.
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FIGURA 4-23 CIRCUITO DE OPERAÇÃO DA POCV
A figura abaixo mostra os requisitos de segurança do
WHC. Após o travamento do conector ocorrendo
uma desconexão de emergência do LMRP (EDS) a
válvula trapeia o fluido mantendo o conector
travado com pressão de 1500psi. A "ball seal" é o
componente da válvula que promove esse
trapeamento.
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5 CAPÍTULO - BOP TIPO GAVETA
5.1 Funcionamento
Um BOP de gavetas tem duas partes principais: a) o
corpo com conexões para as linhas kill e choke, as
cavidades para as gavetas se movimentarem em seu
interior; b) os bonnets que alojam o sistema
hidráulico. Os principais componentes "móveis" de
um BOP de gavetas são: as próprias gavetas, os
pistões e as hastes dos pistões. O fluído hidráulico é
injetado sob pressão na câmera de fechamento,
enquanto a câmara de abertura é despressurizada,
ventilada para o mar ou para a atmosfera,
permitindo o movimento do conjunto móvel e
direcionando as gavetas para a posição de
fechamento. As gavetas trabalham dentro de um
bloco e quando fechadas isolam o poço. Devido à
própria geometria de construção a pressão do poço
ajuda na vedação da gaveta, contra o corpo do tubo
e contra a parte superior da cavidade.
As gavetas possuem dispositivos de travamento que
atuam após o fechamento e por mecanismo
mecânico mantêm a gaveta fechada e vedando o
poço, mesmo após a remoção da pressão hidráulica
da câmara de fechamento. Este sistema deve ser
destravado preliminarmente à abertura da gaveta.
Como sabemos, sempre que uma câmara é
pressurizada a outra câmera automaticamente é
ventilada, descarregando o fluido hidráulico para o
fundo do mar. Os mecanismos de trava ("locks") das
gavetas podem ser acionados de forma automática
tanto para travar no fechamento quanto para
destravar, na abertura, ou de forma independente,
por acionamento manual através de volantes como
é comum nos BOP`s de superfície. No caso de BOP
de superfície com trava atuada por volante de
acionamento manual, não esquecer que para abrir a
gaveta, primeiro é preciso destravá-la girando o
volante em sentido ante-horário e somente depois
dessa operação é que a gaveta deverá ser acionada
para abrir com o sistema hidráulico.
Os preventores de gavetas são projetados para
suportar pressão de baixo para cima, é o sentido útil
de bloqueio para o controle do poço. No entanto
eles também podem vedar de cima para baixo, com
restrições, em situações especiais, devendo ser
consultado o manual do operador.
5.2 Vedações do BOP de gavetas
Um BOP de gaveta tem quatro áreas de vedação ou
selos para cada gaveta, responsáveis pela
estanqueidade do poço após o fechamento. Essas
vedações são: 02(duas) na gaveta (selo de topo e
selo frontal), 01(uma) na haste da gaveta
(engaxetamento) e 01(uma) na superfície de contato
entre a porta do “bonnet” e o corpo do BOP, as quais
serão descritas e mostradas a seguir.
5.2.1 Vedações da gaveta
Uma gaveta tem duas vedações, uma frontal provida
pela gaveta contra a tubulação no poço e outra
vedação superior contra a superfície superior da
cavidade conforme a figura abaixo.
FIGURA 5-1 SELO FRONTAL DA GAVETA
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5.2.2 Vedação da porta do "bonnet"
É conseguida através do uso de um selo (anel)
especialmente configurado para o alojamento
existente na face da porta. Esse anel previne que
fluidos do poço vazem entre o corpo do BOP e a
porta da gaveta, para o fundo do mar. A integridade
deste selo é tão importante quanto a vedação da
própria gaveta para a segurança das operações de
controle de poço e portanto deve ser substituído
toda vez que o "bonnet" for aberto. FIGURA 5-2 SELO DA PORTA DO "BONNET"
5.2.3 Vedação da haste da gaveta (engaxetamento)
É conseguida através do uso de um anel tipo "lip
seal" ou "chevron" (formato de vários "V"
superpostos), localizado interiormente na porta da
gaveta, entre o cilindro e a superfície da porta em
contato com a parte interna do corpo do BOP. Sua
função é prevenir que fluidos do poço entrem na
câmara de abertura do cilindro ou que o fluido de
acionamento hidráulico seja perdido para o poço. A
substituição é realizada removendo a gaveta, os
anéis de retenção e o espaçador que retêm o anel
de vedação ou selo da haste. O novo selo deve ser
colocado com os "lábios" no sentido do poço,
conforme mostrado na figura. O anel espaçador é
colocado próximo ao anel de vedação e a seguir o
anel de retenção que se expande para dentro de seu
alojamento. O selo da haste pode ser substituídosem a remoção do conjunto do cilindro.
Em BOP submarino não pode ser feita a "vedação de
emergência" ou "secundária" da haste (injeção de
massa vedante). Portanto ao ser detectado
vazamento de fluido hidráulico através do "orifício
chorão ou weep hole" ("port" de verificação da
haste) ou perda de fluido para dentro do poço o BOP
deve ser retirado para substituição do selo. Daí a
importância de uma boa manutenção.
FIGURA 5-3 VEDAÇÃO DA HASTE DA GAVETA (ENGAXETAMENTO)
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5.3 Tipos de gavetas
5.3.1 Gaveta de tubos de diâmetro fixo ("Pipe
Rams" ou PR)
A gaveta de tubos do tipo fixa ("size" fixo) possui
uma abertura semicircular com um diâmetro
interno específico, projetada para fechar contra
tubulação com determinado diâmetro externo
(uma gaveta de tubo de 5” só veda em tubulação
de 5”, por exemplo). Não se recomenda fechar
uma gaveta fixa sem tubulação no poço, pois
pode danificar o elemento vedante devido à sua
expansão excessiva. Quando utilizadas para a
operação de "hang-off" o "tool joint" do drill pipe
sempre fica apoiado na estrutura metálica da
gaveta. Existem tabelas que especificam a
capacidade máxima de "hang off" de uma gaveta
(carga suportada em libras), a depender do
fabricante, do modelo e do diâmetro da mesma.
A figura seguinte mostra gavetas fixas dos
principais fabricantes.
FIGURA 5-4 GAVETA DE DIÂMETRO FIXO SHAFFER
FIGURA 5-5 GAVETA DE DIÂMETRO FIXO HYDRILL
FIGURA 5-6 GAVETA DE DIÂMETRO FIXO CAMERON
5.3.2 Gavetas de tubos de diâmetro variável
("Variable Bore Rams" ou VBR)
Possibilitam vedação em determinada faixa
("range") de diâmetros de tubulação. Exemplo:
"range" de gaveta 3 ½” x 5 ½” da figura. Deve-se
ressaltar contudo que quanto maior o "range"
operacional de uma gaveta variável, embora
teoricamente vantajoso com relação à
versatilidade do equipamento, maiores as
limitações de uso, principalmente no que se
refere à redução da capacidade de carga para
"hang off" e na incerteza de vedar com a pressão
de trabalho do BOP. Por exemplo uma gaveta
com "range" de 3 1/2" a 7" ou 7 5/8", embora
atenda a praticamente qualquer escopo
operacional na perfuração ou na completação,
terá dificuldade para resistir a um teste de
estanqueidade com 10.000psi ou 15.000psi
quando fechada contra um tubo de 3 1/2", ou de
forma análoga suportar elevada carga de "hang
off" com coluna de diâmetro pequeno. Isso
ocorre pelo fato de uma grande área de
"borracha" ficar exposta, com a coluna ou "tool
joint" afastados das partes metálicas da gaveta,
e agrava-se com o tempo de uso devido ao
desgaste e perda de resiliência do elastômero.
Por essas razões, recomenda-se os ranges 3½” x
5” ou 5½” para operações de perfuração,
completação ou intervenções (workover) e o
range 5” x 6 5/8” ou 7” para perfuração de poços
de longo afastamento (extended reach) com drill
pipes de diâmetro 5 ½” ou 6 5/8”. As gavetas
variáveis de gerações mais recentes apresentam
maior capacidade de carga de hang-off devido a
mudanças de concepção no projeto o ombro do
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tooljoint se apoia diretamente sobre os incertos
de aço em vez de apoiar sobre a borracha,
conforme pode ser visto na VBR da Hydrill
mostrada abaixo.
FIGURA 5-7 GAVETA VARIÁVEL SHAFFER
FIGURA 5-8 GAVETA VARIÁVEL HYDRILL
FIGURA 5-9 GAVETA VBR CAMERON
5.3.3 Gaveta cega-cisalhante ("Blind Shear
Rams" ou BSR)
É a gaveta mais importante do conjunto BOP
responsável por fechar o poço, principalmente
em situações críticas, isolando-o do meio
exterior e constituindo-se em um importante
componente da barreira de segurança. A gaveta
cega-cisalhante deve exercer sua função
fechando o poço tanto sem coluna quanto
eventualmente cortando a coluna de perfuração
em situações de emergência tais como a perda
de posição de uma sonda de posicionamento
dinâmico “DP”. Além disso deve garantir a
estanqueidade do poço não apenas para impedir
o fluxo de fluidos da formação para o fundo do
mar (situação crítica em perfuração sem margem
de segurança de riser, podendo resultar em
"blow out") quanto em zonas depletadas impedir
a invasão do poço pela água do mar após a
desconexão do LMRP ocasionando severos
danos às formações produtoras.
Devem entretanto serem observadas as
limitações da gaveta cega-cisalhante no
planejamento das operações. Elas são projetadas
para cisalhar a parte central de um tubo de
perfuração, o corpo, ou seja, não devem ser
acionadas com interferência no reforço do tubo
“up-set” ou no "tool joint".
Além disso, embora todas as gavetas cegas-
cisalhantes devam ser capazes de cisalhar
revestimentos de 5 1/2" e 7", nem todas
conseguem cisalhar revestimento de 9 5/8". Em
um BOP de "size" 18 3/4" isso deve ser exigido no
mínimo para revestimentos 9 5/8" - 47 lb/ft -
P.110, porém em um BOP de 16 3/4" não é
possível cortar 9 5/8" com gaveta cega-
cisalhante em testes na superfície, sem tração.
Isso ocorre porque o amassamento do
revestimento ultrapassa a largura da face
cortante da gaveta nesse BOP de pequeno
diâmetro interno, fazendo com a gaveta penetre
no revestimento. Não significa contudo dizer que
seja impossível efetuar "EDS" com corte de
revestimento 9 5/8" em BOP de 16 3/4", já que
no fundo os esforços de tração e flexão tende a
quebrar um tubo já parcialmente cortado.
Entretanto nessas situações recomenda-se a
utilização de um EDS sem fechamento de gavetas
ou seguir o procedimento de desconexão
existente para cada tipo de sonda. As figuras
abaixo mostram uma gaveta cega-cisalhante.
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FIGURA 5-10 GAVETA CEGA CISALHANTE "HYDRILL"
FIGURA 5-11 GAVETA CEGA-CISALHANTE "SHAFFER V-SHEAR"
FIGURA 5-12 GAVETA CEGA-CISALHANTE "CAMERON"
Gavetas Cega (Blind) e Cegas-Cisalhantes (Blind
Shear Rams)
5.3.4 Gaveta super-cisalhante (Casing Shear
Rams - CSR ou Super Shear Rams - SSR)
São gavetas cisalhantes de grande capacidade de
corte o que se consegue com sistema hidráulico
dimensionado para alta razão de fechamento e
lâminas de material e geometria especiais.
Entretanto não proporcionam estanqueidade,
ou seja, não são gavetas cegas. Na prática são
instaladas em BOP´s de pelo menos 5 cavidades,
imediatamente abaixo da gaveta cega-cisalhante
convencional, atualmente obrigatórios em
sondas com escopo exploratório tendo em vista
a possibilidade de perfuração de poços sem
margem de segurança de riser. O objetivo é
preservar esta última de possíveis danos
oriundos do corte de tubulação e ao mesmo
tempo garantir que qualquer revestimento até
13 3/8" além de "drill pípes" até 6 5/8", HW
"heavy wall" possam ser cortados. A seqüência
de "EDS" é programada de tal modo que ocorre
primeiro o fechamento da "Super Shear", a qual
se encarrega de cortar a tubulação, e logo após
um retardo "delay time" adequadamente
projetado ocorre o fechamento da BSR,
fechando e selando o poço e garantindo a
efetividade da barreira de segurança. Este
processo confere redundância e aumento
apreciável de confiabilidade.
A Agência Americana“BOEMER” que substituiu o
“MMS’ após o blowout no campo de Macondo,
está exigindo para operação marítima BOP
submarino com 6 cavidades sendo 2 gavetas
cegas-cisalhantes e 1 super-cisalhante.
O único inconveniente da utilização dessas
gavetas é o aumento no tempo da seqüência de
EDS em função do grande volume de fluido
hidráulico necessário para atuar completamente
os pistões da "Super Shear", tornando
praticamente inviável uma operação de
desconexão de emergência do LMRP em lâminas
dáguas menores que1000m. O API recomenda
tempo máximo para completar a sequência do
EDS de até 90 segundos. Essa limitação pode ser
contornada instalando "boosters" hidráulicos
para reduzir o tempo de atuação ou quando isto
não for possível retirar a SSR da seqüência em
poços abaixo de certa lâmina d´água, calculada
em função do máximo ângulo para desconexão
segura do LMRP em uma sonda DP em deriva
causada por "black out" ocorrido quando a
unidade encontra-se no limiar do "offset"
máximo para alarme vermelho, sob
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efeito da resultante de determinadas condições
oceano-meteorológicas. Todavia nesse caso a
SSR pode continuar disponível, com atuação
independente ("manual"), para aplicações
específicas (descida de revestimento, por
exemplo).
A gaveta supercisalhante de fabricação Shaffer é
denominada "Casing Shear Rams" e as da
Cameron e da Hydrill são denominadas de "Super
Shear Rams". É importante observar certas
limitações: a CSR da Shaffer só garante o corte de
tubos de perfuração com diâmetro externo
acima de 4 1/2" (ao fechar permanece um
orifício central por onde passa o corpo de um
tubo de 3 1/2", por exemplo), ao passo em que
as gavetas da Hydril e Cameron (CSR e SSR) não
têm essa limitação. Porém nenhuma "Super
Shear" é capaz de cortar "tool joint" de "drill
pipe" ou BHA, e isso precisa ser levado em conta
no planejamento das operações em sondas DP. A
figura a seguir mostra duas gavetas super
cisalhantes, uma Hydrill e uma Shaffer.
FIGURA 5-13 GAVETA SUPER CISALHANTE HYDRILL
FIGURA 5-14 GAVETA CSR SHAFFER
5.3.5 Operação de “Hang off”
Tanto as gavetas de diâmetro fixo como as de
diâmetro variável, permitem operação de “Hang
off” que consiste na sustentação do peso de
parte das colunas de dril pipes ou tubings
quando em determinadas operações ou em
situações de emergência, onde se faz necessário
o corte das mesmas.
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5.3.6 Sistema de trava das gavetas
Todo BOP submarino tipo gaveta deve ter um
sistema de trava automático das gavetas com
finalidades de manter a gaveta fechada e
vedando o poço e ainda sustentar a coluna de
perfuração (hang off), mesmo sem atuação do
sistema hidráulico em seus pistões.
Normalmente, isso acontece em situações de
desconexão de emergência do LMRP em sondas
ou navios de posicionamento dinâmico. Cada
fabricante tem seu tipo e modelo de sistemas de
trava de gavetas conforme será descrito e
mostrado a seguir.
5.3.6.1 Travas de BOP SHAFFER
Os BOP´s de gaveta Shaffer mais utilizados em
unidades flutuantes são os tipos SL e SLX. O SL
está disponível na classe de pressão de 3000psi a
15.000psi e diâmetro de 7 1/16" a 21 1/4".
O modelo SLX está disponível nos diâmetros de
13 5/8" x 15.000psi e diâmetro de 18 3/4" nas
pressões de 5.000 psi, 10.000 psi e 15.000 psi. O
NXT lançamento mais recente da Shaffer está
disponível no diâmetro de 18 3/4" x 15.000 psi.
O fabricante SHAFFER tem os seguintes sistemas
de trava: Pos-lock, Multilock e Ultra-lock e suas
versões.
FIGURA 5-15 BOP DE GAVETAS SHAFFER COM TRAVA POS-LOCK E PRINCIPAIS PARTES
5.3.6.1.1 TRAVA POS-LOCK
No sistema pos-lock a trava é atuada próximo ao
final do curso do pistão quando os selos frontais
das gavetas se encostam. O princípio de
funcionamento consiste basicamente na
aplicação de uma pressão de fechamento que
desloca o pistão até que as borrachas das
gavetas se encontrem ocorrendo um aumento
na pressão de fechamento para o valor regulado.
Neste ponto os segmentos “trava” (locking
segment) se encontram perto da sede de
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travamento (locking shoulder) localizada na
parede interna do cilindro e com a aplicação de
uma pressão maior (normalmente uma pressão
hidráulica de fechamento de 1.500psi ou
2.100psi para os BOP`s de 15.000psi x 11” e de
15.000psi x 13 3/8”), a borracha da gaveta é
comprimida e os segmentos “trava” (locking
segment) se movimentam em direção radial
para fora do pistão e se encaixam na sede de
travamento (locking shoulder) devido a força
exercida pelo deslocamento do cone de
travamento (locking cone) dentro do próprio
pistão. Após os segmentos “trava” se moverem o
cone de travamento avança bloqueando
qualquer retração dos segmentos travando as
gavetas na posição fechada. A mola (spring) atrás
do cone de travamento evita que o mesmo possa
vibrar e sair da posição travada.
Na abertura das gavetas com aplicação de
pressão na câmera de abertura a operação é
inversa à operação de fechamento. A pressão de
abertura força o cone de travamento retroceder
comprimindo a mola o qual permite por sua vez
que os segmentos de travamento se
movimentem radialmente para dentro,
destravando a gaveta e permitindo o
deslocamento do pistão no sentido de abrir a
mesma.
FIGURA 5-16 SISTEMA DE TRAVA POS-LOCK
5.3.6.1.2 TRAVA MULTILOCK
Este sistema foi desenvolvido para permitir o
travamento do pistão em dois diâmetros de
gavetas ou duas posições. Isto foi conseguido
com modificações no projeto original do Pos-
lock. O projeto original do Pos-lock trabalha com
4 segmentos de trava defasados de 90º, dois
desses segmentos foram modificados para o
sistema multilock, aumentando-se o chanfro do
diâmetro externo. Esses dois segmentos travam
primeiro no tubo de maior diâmetro. O cone
trava foi modificado introduzindo um rebaixo de
forma que os outros dois segmentos “trava”
fiquem aí alojados quando os dois primeiros
estão travados.
5.3.6.1.3 TRAVA ULTRA-LOCK
A trava ultra-lock da Shaffer foi projetada para
travar a gaveta em qualquer diâmetro de tubo
dentro de um determinado range, similar às
travas dos fabricantes Cameron e Hydrill. Neste
sistema não existe anel de trava, mas um pistão-
trava que se desloca internamente ao pistão que
está preso à haste da gaveta. Quando a gaveta
atinge seu curso final no fechamento este pistão-
trava se desloca promovendo o travamento.
Compõem também o sistema o locking segment
e o locking rod.
FIGURA 5-17 SISTEMA DE TRAVA ULTRA-LOCK
5.3.6.2 Trava do BOP Hydrill
O sistema de trava do BOP de gavetas de
fabrificação Hydrill utilizado em unidades
flutuantes é o tipo MPL (Multiple Position Lock)
possuindo um sistema automático cujo
travamento e destravamento são controlados
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por um mecanismo de engrenagem unidirecional
e uma porca de trava.
A engrenagem unidirecional mantém a porca e a
gaveta na posição travada até que o mecanismo
seja desacoplado pela aplicação de pressão
hidráulica de abertura da gaveta. Essa pressão
desacopla as placas frontal e posterior e a
engrenagem, para permitir que a porca de trava
gire e a gaveta abra. Como a gaveta e o pistão
movem-se para a posição de abrir a gaveta, a
porca de trava e a placa frontal da engrenagem
giram livremente.
A haste do conjunto do pistão possui dois tipos
de roscas: em uma extremidade da haste, rosca
ACME a esquerda, é usada para enroscar a haste
no pistão; na outra extremidade uma rosca
helicoidal que possibilita um deslocamento de
um pé a cada 3 voltas.
FIGURA 5-18 SISTEMA DA TRAVA DO BOP HYDRILL
FIGURA 5-19 COMPONENTES DA TRAVA MPL
5.3.6.3 Travas de BOP Cameron
A Cameron tem três tipos de travas usadas nos
“BOP`s de gaveta” submarinos modelos “U”, “U-
II”, TL e Ram Lock. Essas travas são:
A trava wedge lock com acionamento
independente do acionamento da gaveta,
utilizada nos modelos de BOP U e U-II;
A trava wedge lock com acionamento
automático conjugado com o acionamento
da gaveta utilizada no modelo de BOP TL;
A trava Ram Lock utilizada no modelo de
BOP de última geração que recebe o mesmo
nome da trava “BOP Ram Lock”.
5.3.6.3.1 TRAVAS DOS BOPS U E UII
Esses modelos de BOP Cameron utilizam o
sistema de trava wedge lock, o qual consiste em
uma haste em forma de cunha transversal a
haste da gaveta, porém com sistema de
acionamento independente da gaveta, ou seja,
primeiro aciona-se a gaveta para fechar e
somente após o fechamento da mesma é que se
aciona a trava. É um sistema muito simples e com
a vantagem de travar a gaveta em qualquer
diâmetro de tubo, dentro de um determinado
range.
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FIGURA 5-20 BOP DE GAVETA CAMERON TIPO U OU UII COM TRAVA WEDGE LOCK
5.3.6.3.2 TRAVA DO BOP TL
Neste modelo de BOP o sistema de trava é o
wedge lock, porém com acionamento
automático e conjugado com a gaveta, ou seja,
quando se aciona a gaveta, automaticamente a
trava é atuada após o seu fechamento. Logo que
o pistão alcança o seu curso final a haste na sua
parte anterior do pistão é travada pelo
deslocamento de uma haste menor cujo fluido
de acionamento atua concomitantemente.
O modelo TL é uma versão melhorada dos
modelos U e UII e está disponível nos diâmetros
de 13 3/8" x 10.000psi e 18 3/4" nas pressões de
5000psi, 10.000psi e 15.000psi mostrado na
figura abaixo. Quanto aos blocos de gavetas
pode ser: simples, duplo ou triplo.
FIGURA 5-21 SISTEMA DE TRAVA WEDGE LOCK COM ACIONAMENTO AUTOMÁTICO
5.3.6.3.3 TRAVA DO BOP RAM LOCK
Este modelo de BOP não utiliza o sistema de
trava wedge lock. É um lançamento de última
geração da Cameron cujo travamento é feito
internamente como ocorre com os dos
fabricantes Shaffer e Hydrill e recebe a mesma
denominação da trava “BOP de gaveta Ram
Lock”.
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FIGURA 5-22 BOP DE GAVETA COM TRAVA RAM LOCK
5.3.6.3.4 TRAVAMENTO MANUAL BOP DE
SUPERFÍCIE
Após o acionamento hidráulico, usar os volantes
de acionamento manual girando-os a direita para
que as hastes recuem até que o ressalto ou
ombro tope na cabeça do cilindro. Cada haste de
trava possui um ombro interno e a cabeça do
cilindro possui um encaixe para esse ombro. O
travamento se completa quando o ombro
penetra e topa nesse encaixe.
No caso do BOP de gaveta da Cameron, após o
acionamento hidráulico, o travamento consiste
no avanço da haste de travar até topar no pistão
a frente. Após o travamento a gaveta não abre
em caso de pane no sistema hidráulico. Fig. 5-23
FIGURA 5-23 TRAVAMENTO MANUAL BOP CAMERON
FIGURA 5-24 TRAVAMENTO MANUAL BOP HYDRIL
FIGURA 5-25 TRAVAMENTO MANUAL BOP SHAFFER
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a) Fechamento manual
(1) Colocar a válvula de acionamento
hidráulico na posição fechada ou
quebrar as duas linhas de acionamento
(a de fechar e a de abrir). É necessário
que câmara de abertura esteja
despressurizada ou ventilada;
(2) Girar a haste de trava para a direita
enquanto se mover. Com isso estará
deslocando a gaveta para a posição de
fechar e ao fim do deslocamento a
gaveta estará travada.
OBSERVAÇÃO: O fechamento manual não é um
sistema confiável em virtude da demora. A
principal função deste sistema é o travamento.
b) Abertura da gaveta quando fechada
manualmente
(1) Colocar a válvula de fechamento
hidráulico na posição aberta ou quebrar
a linha de fechar;
(2) Girar a haste de trava para a esquerda
até ela topar (retornar 1/8 de volta após
ela topar);
(3) Aplicar pressão hidráulica para abrir.
Essa é a única maneira da gaveta ser
aberta.
5.4 Razões de operação
Um BOP de gaveta é projetado para fechar
qualquer gaveta de tubo contra a pressão
nominal atuando no seu interior. Seja por
exemplo um BOP de gaveta 18 ¾” x15000psi no
test stump com a gaveta cega-cisalhante fechada
e sendo testada com uma pressão de 15 000psi.
Qualquer outra gaveta abaixo da gaveta cega-
cisalhante, ao ser acionada deverá fechar com
essa pressão atuando no interior do corpo do
BOP.
Chamam-se razões de operação,
denominadas de razão de fechamento ou razão
de abertura, as razões entre as áreas de atuação
da pressão de acionamento sobre o pistão e a
resultante das áreas de atuação da pressão do
interior do BOP sobre a gaveta, na direção
transversal à haste da mesma.
FIGURA 5-26 RAZÃO DE OPERAÇÃO SOBRE O PISTÃO
5.4.1 Razão de fechamento
A razão de fechamento de um BOP de gavetas
(RFC) é a razão entre a área de operação do
pistão onde a pressão hidráulica de fechamento
pode ser aplicada (área do pistão) e a área da
seção transversal da haste do pistão (área da
haste).
𝐑𝐅𝐂 =
Á𝐫𝐞𝐚 𝐝𝐨 𝐩𝐢𝐬𝐭ã𝐨
Á𝐫𝐞𝐚 𝐝𝐚 𝐡𝐚𝐬𝐭𝐞
As razões de fechamento “RFC”, variam,
geralmente, entre 6:1 e 10:1, dependendo do
fabricante e do modelo do BOP e podem ser
usadas, por exemplo, para a determinação da
pressão hidráulica requerida para fechar uma
gaveta contra uma pressão conhecida do poço.
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As perdas friccionais não serão consideradas
nesses cálculos.
Para o dimensionamento do volume de
acumuladores do sistema de controle do BOP
conforme o API RP 16E a pressão mínima
necessária para fechar um BOP de gavetas contra
a pressão nominal de trabalho no interior do BOP
stack, excluindo-se a gaveta cisalhante, é
definida em função da razão de fechamento do
BOP, conforme a fórmula abaixo.
𝐏𝐌𝐅 =
𝐌á𝐱𝐢𝐦𝐚 𝐩𝐫𝐞𝐬𝐬ã𝐨 𝐝𝐨 𝐩𝐨ç𝐨 𝐧𝐨 𝐁𝐎𝐏 𝐬𝐭𝐚𝐜𝐤
𝐑𝐅𝐂
PMF: Pressão mínimade fechamento
EXEMPLOS: Determinar a pressão mínima
necessária para fechar uma gaveta de tubo dos
BOPs de gavetas abaixo, contra a máxima
pressão atuando em seus interiores.
1) BOP de gaveta Cameron 18 3/4" x 10.000 psi,
modelo U-II:
Tem-se:
Razão de Fechamento (RFC) tabelada = 7,4:1
Máxima pressão esperada no BOP stack = 10.000
psi
Então:
PMF = 10.000 / 7,4 = 1.531 psi
2) BOP de gaveta Cameron 18 3/4" x 10.000psi,
modelo TL:
Tem-se:
Razão de Fechamento (RFC) tabelada = 10,3:1
Máxima pressão do poço no BOP stack = 10.000
psi
Então:
PMF = 10.000 / 10,3 = 970 psi
3) BOP de gavetas Hydrill 18 3/4" x 15.000psi,
com trava MPL:
Tem-se:
Razão de Fechamento (RFC) tabelada = 7,27:1
Máxima pressão do poço no BOP stack = 15.000
psi
Então:
PMF = 15.000 / 7,27 = 2.063 psi
5.4.2 Razão de abertura
Quando o BOP de gaveta está fechado a pressão
do poço atua somente em uma pequena área em
frente aos blocos de gavetas que mudam o efeito
resultante da força de abertura comparada com
a força de fechamento. Para abrir a gaveta com a
máxima pressão do poço atuando no BOP stack a
pressão hidráulica de abertura requerida deve
gerar uma força que supere a força de
fechamento, bem como algumas perdas por
fricção. A razão de abertura de um BOP de gaveta
é a razão entre a área de atuação da pressão no
pistão e a resultante do diferencial de área do
bloco de gavetas após o fechamento, ou seja, a
área exposta à pressão do poço.
RAB =
Área de atuação da pressão do pistão
Área exposta à pressão do poço
PMA =
Máxima pressão do poço no BOP stack
RAB
PMA: Pressão mínima para de conseguir
abrir o BOP.
FIGURA 5-27 ESQUEMA DE PRESSÕES NO PISTÃO
Após o fechamento das gavetas a pressão do
poço atua para manter a gaveta fechada.
EXEMPLOS: Determinar a pressão mínima
necessária para abrir uma gaveta de tubo dos
BOPs de gavetas abaixo, contra a máxima
pressão atuando em seus interiores.
1) BOP de gavetas Cameron 18 3/4" x 10.000 psi,
modelo U:
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EXEMPLOS (CONTINUAÇÃO):
Tem-se:
Razão de Abertura (RAB) tabelada = 3,7:1
Máxima pressão do poço no BOP stack, após o
fechamento = 10.000 psi
Então:
PMA = 10.000 / 3,7 = 2.702 psi
2) BOP de gavetas Hydrill 18 3/4" x 15.000psi,
com MPL:
Tem-se:
Razão de Abertura (RAB) tabelada = 2,15: 1
Máxima pressão do poço no BOP stack = 15.000
psi
Então:
PMA = 15.000 / 2,15 = 6.976 psi
Se a pressão de abertura deste BOP é de 1.500
psi, a máxima pressão do poço com a qual se
poderia abrir este BOP seria: 1.500 x 2,15 = 3.225
psi
OBSERVAÇÃO: Não se deve abrir uma gaveta
submetida a diferencial de pressão. Deve-se
drenar primeiro a pressão para zerar o
diferencial e somente depois abrir a gaveta.
5.5 Cuidados no transporte de BOP de
gaveta
Os preventores com orelhas de içamento
fundidas no corpo devem ser içados enrolando-
se uma corrente ou um cabo, de resistência
suficiente, ao redor da orelha.
Nos preventores sem orelha de içamento,
colocar uma correia ou corrente ao redor da
porta plana tão próximo do corpo quanto
possível. Elevar o preventor fixando essa
corrente ao cabo de içamento.
Nunca levantar o preventor pelos cilindros. Estes
não foram projetados para suportar os esforços
na suspensão do BOP.
Isso danificará os cilindros, o conjunto pistão
e/ou haste de gaveta e impedirá sua operação
correta.
Durante o manuseio ou transporte dos E.S.C.P’s,
os flanges devem ficar devidamente protegidos
por uma chapa de aço ou madeira. Essa proteção
evita danos na sede do anel de vedação. Ver Fig.
5-28.
FIGURA 5-28 TRANSPORTE DO BOP DE GAVETA
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6 CAPÍTULO - BOP TIPO ANULAR
6.1 Função do BOP anular
O BOP Anular tem como função principal fechar
o poço em qualquer situação, independente da
coluna que esteja sendo usada, isto é, todos os
formatos e dimensões de haste de perfuração
(Kelly), comandos, drill pipes, tool joint,
revestimento e cabos de aço, exceto contra
estabilizadores, reamers e hole openners, como
também, permitir a realização de operações de
stripping (movimento de coluna com o BOP
fechado e o poço pressurizado).
Pela sua versatilidade deve ser o primeiro
preventor do conjunto BOP a ser acionado para
o fechamento do poço em kick. Os principais
fabricantes são: Shaffer, Cameron e Hydrill. As
figuras mostram os tipos de BOP anular desses
fabricantes. Os fabricantes não garantem
vedação contra comando espiralado, embora na
prática, não se tenha conhecimento desse tipo
de falha.
FIGURA 6-1 ANULAR SHAFFER
FIGURA 6-2 ANULAR HYDRIL
FIGURA 6-3 ANULAR CAMERON
Tipo de BOP’s anulares
6.2 Funcionamento
O elemento de vedação é posicionado sobre o
pistão contrativo topando no alojamento
superior ou no cabeçote. A pressão de
acionamento aplicada na câmera de fechamento
desloca o pistão para cima e este força o
fechamento radial do elemento de vedação ao
redor do tubo comprimindo a borracha. Com a
pressurização da câmera de abertura e alívio da
pressão da câmera de fechamento o pistão é
deslocado para baixo e o elemento de vedação
naturalmente retorna à posição original pela
descompressão da borracha. Um elemento de
vedação tem até 45 minutos para a retração
total, conforme o API.
A pressão do poço auxilia na vedação sendo que
em alguns modelos de BOP anular fabricados
pela Hydrill, este auxílio é relevante se
comparado com os demais fabricantes. O BOP
anular pode trabalhar imerso não possui sistema
de trava e por esta razão não confere ao controle
do poço a mesma segurança de um BOP de
gaveta, que, como sabemos, tem sistema de
trava que garante a vedação do poço caso ocorra
uma perda total do sistema de controle.
A pressão de acionamento varia em função dos
dois seguintes parâmetros: diâmetro do tubo
posicionado em seu interior e da pressão do
poço. Os anulares de fabricação Shaffer e
Cameron trabalham com pressão de fechamento
de 1.500 psi, variando para menos quando se
trata de revestimento. Como vimos no parágrafo
anterior, o BOP Hydrill tira bastante proveito da
pressão do poço para auxílio na manutenção da
vedação.
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Se operado corretamente e com pressões de
acionamento adequadas, o BOP anular é um
componente muito importante do conjunto BOP,
devido a sua grande versatilidade de aplicação e
simplicidade funcional. Dispõe basicamente de
apenas duas partes móveis: o pistão e o
elemento de vedação, este, conhecido como
unidade vedadora ou borracha do BOP. As partes
fixas são: a parte superior (tampa, alojamento
superior ou cabeçote), a parte inferior (corpo) e
o sistema de anéis de vedação internos (o-rings).
Existe um desgaste normal do elemento de
vedação, devido ao seu esmagamento contra a
coluna de perfuração, embora esteja em
condição estática, e em operações de stripping
ou ainda devido à deterioração provocada pelos
fluidos do poço. Embora o BOP anular seja
projetado para fechar o poço sem coluna em seu
interior, deve-se evitar essa operação tendo em
vista o alto desgaste provocado.6.3 Material do elemento de vedação
Existem três tipos de elementos de vedação
quanto ao material utilizado na sua fabricação:
borracha natural, borracha de nitrila e de
neoprene. As duas últimas são compostos
sintéticos. Cada um desses elementos têm
características diferentes quanto ao fluido de
perfuração utilizado e as temperaturas do
ambiente e do fluido.
Nitrila ou Buna-n: É um composto sintético
para uso em lama base óleo, para ponto de
anilina entre 74OC e 1180C e temperatura
entre -7oC e 880C. Identificada por uma
faixa vermelha, com número de série e
sufixo “NBR” (é menos atacada pelo H2S).
Esse código de cores é do fabricante Hydrill;
Neoprene: Para baixas temperaturas e lama
base óleo. Temperaturas entre -35oC e
770C. É melhor que a borracha natural para
lama base óleo. Tem melhor elasticidade
que a nitrila para baixas temperaturas, mas
é afetada por alta temperatura. Pode ser
usada quando a borracha natural e a nitrila
não atenderem as condições de operação. É
identificada por uma faixa verde e número
de série com sufixo “CR” se for do fabricante
Hydril;
Natural: É um composto natural para uso em
lama base água e temperatura entre -35ºC
e +107ºC. Em cor preta é identificada por
um número de série com uma letra de
código “R” ou “NR”, se for do fabricante
Hydril.
6.4 BOP anular Shaffer
Devido ao formato interior da tampa superior ser
em forma de uma calota esférica, esses BOP´s
são conhecidos também como esféricos. O
pistão em forma de "S" empurra a borracha para
cima e o formato esférico da tampa ou
alojamento superior força a borracha a fechar
radialmente. Os insertos de aço têm como
função controlar a extrusão da borracha e fazer
o contato “metal x metal” com a superfície da
tampa em forma de calota esférica reduzindo o
atrito e desgaste da borracha.
6.4.1 Modelos de BOP anular Shaffer
Em função da fixação da tampa ao corpo
principal, podem ser:
Wedge-cover spherical BOP: quando a
tampa ou alojamento superior é preso no
corpo principal através de acunhamento;
FIGURA 6-4 WEDGE SPHERICAL BOP
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FIGURA 6-5 BOLTED COVER SPHERICAL BOP
Bolted-cover spherical BOP: quando a tampa
ou alojamento é preso por parafusos,
conhecido também por cabeçote travado;
Dual Wedge-cover Spherical BOP: quando
tem dois elementos de vedação.
FIGURA 6-6 DUAL-COVER SPHERICAL BOP
6.4.2 Pressão de acionamento
A pressão de acionamento deve ser de 1.500psi
quando para fechar ao redor de um tubo de até
7” de diâmetro. Para descida de revestimentos a
pressão de acionamento deve ser ajustada em
função do diâmetro do revestimento conforme
mostra a tabela abaixo. Este ajuste da pressão
além diminuir o desgaste prematuro da
borracha, previne quanto ao colapso do
revestimento.
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6.4.3 Componentes de um BOP anular Shaffer
As figuras seguintes mostram em vista explodida, os componentes dos BOP´s anulares Bolted Cover, Wedge
Cover e Wedge Dual Cover.
FIGURA 6-7 BOLTED COVER FIGURA 6-8 WEDGE COVER
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FIGURA 6-9 WEDGE DUAL COVER
6.4.4 BOP anular rotativo Shaffer
O BOP rotativo tipo 79 da Shaffer é uma cabeça
rotativa que veda firmemente ao redor do kelly,
drill pipe, drill colar, tubbing ou revestimento.
Pode ser usado em áreas susceptíveis de Kicks ou
Blowouts ou quando se circula com gás ou ar. O
PCWD é o mais recente lançamento da Shaffer.
É um BOP rotativo para aplicação em perfuração
sub balanceada. Este sistema modular inclui
todos os componentes que são requeridos
quando em perfuração sub-balaceada. A
convencional perfuração overbalanced
geralmente tem um efeito negativo sobre a
produtividade e custo do poço, devido a danos
na formação. Em face disto a indústria de
petróleo está agora voltando-se para métodos
tais como a perfuração Underbalanced para
incrementar a produtividade e reduzir o custo
global do poço. Fig.6-10
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Benefícios do PCWD:
o Pressão de teste: 10.000 psi;
o Pressão de trabalho: 5.000 psi;
o Rotação: 200 rpm.
Elemento de vedação:
o Durabilidade no stripping;
o Inserto: Metálico reforçado.
FIGURA 6-10 PCWD
FIGURA 6-11 BOP ROTATIVO SHAFFER
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6.5 BOP Anular Hydril
6.5.1 Modelos de BOP Anular Hydril
Preventor anular modelo “MSP”, não é
utilizado em sondas flutuantes;
Preventor anular modelo “GK”, não é
utilizado em sondas flutuantes;
Preventor anular modelo “GX”, utilizado em
sondas flutuantes;
Preventor anular modelo “GL”, utilizado em
sondas flutuantes.
As figuras seguintes mostram os modelos mais
utilizados. A Hydril fabrica também o BOP anular
duplo e o BOP anular com a flex joint acoplada.
FIGURA 6-12 BOP MODELO GL
FIGURA 6-13 BOP MODELO GX
FIGURA 6-14 BOPS ANULARES COM DUPLO ELEMENTO DE
VEDAÇÃO E COM FLEX JOINT ACOPLADA
6.5.2 Componentes dos BOPs Hydril modelos
GL e GX
As figuras mostram os componentes dos BOP´s
GL e GX. Observa-se que a conicidade do
elemento de vedação é invertida em relação aos
BOP´s da Shaffer. O elemento de vedação topa
no cabeçote travado numa placa denominada
placa de desgaste.
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FIGURA 6-15 COMPONENTES DOS BOPS ANULARES GL E GX
6.5.3 Funcionamento do BOP anular Hydril
Quando a câmera de fechamento é pressurizada
o deslocamento do pistão para a posição
superior força o elemento de vedação fechar.
Os insertos de aço exercem uma importante
função de impedir a extrusão excessiva da
borracha. No fechamento ocorre primeiramente
a formação de um seio na borracha. As figuras
seguintes mostram o elemento de vedação nas
posições aberta e fechada.
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BOP anular na posição:
(A) Aberta (B) Fechando (C) Fechado
6.5.4 Generalidades sobre o BOP Anular GL
O BOP Hydril GL foi projetado e desenvolvido
tanto para operações de superfície quanto para
operações submarinas. A unidade vedadoraoferece fechamento completo à pressão máxima
de serviço contra poço aberto ou contra o que
estiver no interior do BOP, tais como a tubulação
de perfuração e revestimentos. Não ocorre
vedação se fechada ao redor de estabilizadores,
reamer etc. As características do GL são
especialmente vantajosas para perfuração de
poços submarinos profundos.
As câmeras secundárias, uma exclusividade do
BOP GL, proporcionam a esta unidade uma
grande flexibilidade na sua ligação de controle e
funciona como câmera de fechamento de
reforço aumentando os fatores de segurança em
situações críticas, tais como altas pressões e
back-up de outros equipamentos. Esta câmera
pode ser ligada de maneiras diferentes
apresentando as seguintes vantagens:
Volumes mínimos de fluidos de abertura e
fechamento;
Redução da pressão de fechamento;
Compensação automática para efeitos de
pressão hidrostática em água profunda;
Operação como segunda câmera de
fechamento.
6.5.4.1 Arranjos de interligação das câmaras
a) Este arranjo de instalação do BOP anular
Hydril GL recomendado para lâmina d’água
até 800 pés reduz a pressão de fechamento
da câmera principal para 67% do valor
requerido.
b) Este arranjo de instalação do BOP anular
Hydril GL recomendado para lâmina d’água
maior que 800 pés reduz a pressão de
fechamento da câmera principal para 33%
do valor requerido. Aumenta o volume e o
tempo de fechamento.
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6.5.4.2 Análise gráfica
Nos BOPs de fabricação Hydril a pressão do poço
incrementa a força na unidade de vedação. O
fabricante fornece os gráficos para cada tipo de
BOP anular que dão os valores para os quais
serão reduzidas as pressões de fechamento em
função da pressão do poço. No caso dos BOPs
tipo GL que possui uma câmera secundária
conectada à câmera de abertura. As figuras
seguintes mostram os gráficos para fechamento
do BOP anular GL 18 3/4"x5000 psi e o gráfico de
ajuste de pressão considerando-se a
profundidade d´água e peso do fluido de
perfuração e gráfico das pressões de fechamento
do anular GX 18 3/4" x 5000psi e 10.000 psi.
GRÁFICO DO BOP ANULAR HYDRIL GL 18 3/4" x 5000 psi
Incremento de pressão devido a lâmina d´água
GRÁFICO DO BOP ANULAR HYDRIL GX 18 3/4" x 10000psi
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6.5.5 Tipos de borrachas de BOP anular Hydrill
Borracha natural: Para ser usada em lama
base água. Para operar em temperaturas
entre - 35ºC e 107ºC. Em cor preta é
identificada por um número de série com
uma letra de código "R" ou "NR";
Borracha de nitrilo (composto sintético):
Para ser usada em lama base óleo. Para
operar em temperatura entre -1ºC e 82ºC.
Em cor vermelha é identificada por um
número de série com uma letra de código
"NBR";
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Borracha de neoprene: Para ser usada em
lama base óleo. Para operar em
temperaturas entre -35ºC e77ºC. Em cor
verde é identificada por um número de série
com uma letra de código "N" ou "CR".
OBSERVAÇÃO: A presença de H2S e CO2 não afeta
a seleção do elemento de vedação a ser utilizado.
O H2S e o CO2, normalmente, reduzem a vida útil
dos elementos de borracha, porém, a maneira de
selecionar o elemento de vedação Hydril deve
ser em função do tipo de fluido de perfuração
utilizado. Ver o manual do fabricante.
FIGURA 6-16 BORRACHA NATURAL FIGURA 6-17 BORRACHA NITRILO FIGURA 6-18 BORRACHA NEOPRENE
6.5.6) Pressões de acionamento de BOP anular de superfície
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FIGURA 6-19 GRÁFICOS DAS PRESSÕES DE FECHAMENTO
6.6 BOP anular Cameron
6.6.1 Modelos de BOP Cameron
Podem ser do tipo DL e D, sendo que o mais
utilizado em unidade flutuante é o modelo DL
que pode ser simples, com um só elemento de
vedação ou duplo, com dois elementos de
vedação.
Comparando-se os elementos de vedação dos
BOP´s Hydril, Shaffer e Cameron, nota-se que o
elemento de vedação do BOP Cameron não tem
conicidade como acontece com os outros
fabricantes. Os insertos de aço que controlam a
extrusão da borracha também são de formato e
posicionamento diferentes.
FIGURA 6-20 BOPS ANULARES MODELOS DL SIMPLES E DUPLO
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6.6.2 Funcionamento do BOP anular Cameron
No BOP anular Cameron a pressão de
fechamento é de 1500psi independente do
diâmetro da tubulação no qual fechará. A
pressão do poço não afeta a pressão de
fechamento assim sendo não existe redução da
pressão de fechamento em função da pressão do
poço. A pressão de fechamento deve ser
aplicada continuamente no sistema operacional
para segurar o packer na posição fechada. Esta
independência da pressão do poço permite ao
operador o controle do esforço da borracha na
tubulação e pode aumentar consideravelmente
a vida útil do packer quando BOP é usado em
“Stripping”.
O fluído hidráulico é direcionado para a câmara
de fechamento e força o pistão e a placa de
arraste para cima contra o Donut. A placa de
arraste comprime o Donut fazendo com que o
Donut se expanda para dentro. O deslocamento
para dentro do Donut força o Packer em direção
do centro do furo.
Na abertura, o fluido hidráulico é direcionado
para a câmera dentro de abertura para forçar o
pistão e a placa para baixo. Quando a placa de
arraste é afastada, o Donut retorna à sua forma
natural, permitindo que o packer retorne
também à sua posição natural completamente
aberta, conforme a figura abaixo.
6.6.3 Componentes do BOP anular Cameron
Na figura abaixo observa-se os componentes de um BOP anular da Cameron com as principais partes
nominadas.
A) Elemento de vedação
completamente aberto;
B) Elemento de vedação fechado
numa tubulação;
C) Elemento de vedação fechado
sem tubulação (C.S.O).
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6.7 Operações de stripping com BOP
anular
A operação de stripping é a operação mais severa
a que se pode submeter um BOP anular. Trata-se
da movimentação da coluna com o BOP anularfechado e o poço pressurizado, podendo ser
descendo a coluna, stripping in ou retirando a
coluna, stripping out.
Em BOP submarino faz-se necessário a instalação
de um acumulador na linha de fechamento do
preventor anular para evitar aumentos
excessivos de pressão durante uma operação de
STRIPPING devido a passagem dos tool joints
pelo BOP. A pressão de pré-carga de nitrogênio
deve ser dimensionada levando-se em
consideração a pressão hidrostática da água do
mar, geralmente a pressão na superfície fica na
faixa de 500psi a 600psi. Deve-se consultar o
manual do operador.
EXEMPLO: Calcular a pressão de pré-carga de
nitrogênio para um acumulador de stripping de
um BOP anular cuja lâmina d`água de operação
será 2000m e o fabricante recomenda 600psi
como pressão de pré-carga inicial.
Ppc = Pi + 1,45 psi/m x LA = 600 + 1,45 x 2000 =
3500 psi
FIGURA 6-21 OPERAÇÃO DE STRIPPING COM UM BOP ANULAR SHAFFER
A vida mais longa da unidade vedadora é obtida
ajustando a pressão na câmera de fechamento
ao nível suficientemente baixo para manter a
vedação na tubulação com um pequeno
vazamento de fluido de perfuração ao passar o
tool joint pela unidade vedadora. Este
vazamento de fluido de perfuração indica a mais
baixa pressão de fechamento possível para um
mínimo de desgaste da unidade vedadora e
fornece lubrificação para a movimentação da
tubulação de perfuração pela unidade vedadora.
O stripping lento do tool joint’s reduz os golpes
de pressão prolongando assim, a vida da unidade
vedadora. A válvula reguladora de pressão deve
ser ajustada para prover e manter a pressão
apropriada na câmera de fechamento. Caso a
válvula reguladora de pressão não reaja com
suficiente rapidez para permitir controle efetivo,
deve-se instalar um acumulador (amortecedor
de pulsos de pressão) na linha de controle da
câmera de fechamento ao lado do BOP. Pré
carrega-se o acumulador até 50% da pressão de
fechamento necessária. A figura abaixo mostra
este esquema para um BOP da Shaffer.
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FIGURA 6-22 ACUMULADOR DE STRIPPING
O gráfico da figura abaixo aplica-se aos diversos
BOP´s da Shaffer mostrando a pressão inicial de
fechamento para a operação de stripping.
Lembrando que a pressão de fechamento em
operação normal é de 1500 psi devendo ser
reduzida conforme o gráfico para valores
compatíveis com a pressão do poço em que
ocorrerá a operação de stripping e o diâmetro
dos tubos que serão utilizados na operação.
FIGURA 6-23 GRÁFICO PARA OPERAÇÃO DE STRIPPING PARA O BOP ANULAR SHAFFER
Na operação submarina de qualquer BOP anular
a pressão hidrostática da coluna de fluido de
perfuração no “riser” exerce uma força de
abertura sobre a unidade vedadora.
Consequentemente, a pressão de fechamento é
igual à pressão de fechamento de instalações de
superfície mais uma pressão compensadora (∆P)
para contrabalançar a força de abertura causada
pela coluna de fluido de perfuração.
A câmara secundária do BOP anular GL deve ser
ligada por três métodos diferentes para o melhor
aproveitamento das vantagens do BOP GL. As
superfícies das câmeras de abertura e
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fechamento são iguais e portanto, a pressão
hidrostática não produz efeito diferencial. Duas
dessas maneiras de ligação necessitam ajuste da
pressão de fechamento por pressão adicional (∆
P) para compensar a pressão hidrostática da
coluna de fluido de perfuração no “riser” (função
da lâmina da água e da densidade do fluido de
perfuração).
Uma técnica de ligação de contrabalanço
compensa automaticamente o efeito das
operações submarinas. A superfície da câmera
secundária é igual à superfície sobre a qual atua
a pressão hidrostática da coluna de fluido de
perfuração. Assim quando a câmera secundária
se acha ligada ao “riser” a força de abertura
exercida pela coluna e fluido de perfuração se
acha automaticamente contrabalançada.
Um amortecedor de picos de pressão (um
acumulador de aproximadamente 10 galões)
deve ser ligado à câmara de fechamento e à
câmera de abertura. O amortecedor de picos de
pressão pode ser eliminado na câmera de
abertura, caso o circuito de controle de fluido de
descarga opere sem queda excessiva de pressão.
Este amortecedor de picos de pressão evita esses
picos repentinos de pressão dentro do BOP
durante o stripping de tool joint’s da coluna de
perfuração, enquanto o BOP está vedando com a
pressão do poço. A pressão ideal de fechamento
que resulta na maior vida da unidade vedadora
permite um pequeno vazamento de fluido de
perfuração durante a passagem da tubulação
pela unidade vedadora, para garantir que haja
lubrificação enquanto a tubulação passa pela
unidade vedadora e que está operando a um
nível mínimo de tensão. A menor pressão de
fechamento efetiva resultará na mais longa vida
da unidade vedadora. A figura abaixo mostra os
arranjos de instalação do acumulador de
stripping.
Quando operando com o anular
Cameron o mesmo cuidado é
requerido quanto a passagem dos tool
joints pelo elemento de vedação sendo
necessário ajuste na pressão de
fechamento conforme o gráfico da
figura seguinte. Como ocorre com o
BOP Shaffer a pressão inicial de
fechamento em operação normal é de
1500 psi.
FIGURA 6-24GRÁFICO PARA OPERAÇÃO DE STRIPPING
PARA O BOP ANULAR CAMERON
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7 CAPÍTULO - CHOKE MANIFOLD E VÁLVULAS
7.1 Funções do Choke Manifold em
Sistema BOP Submarino
A principal função do choke manifold é permitir
o controle do poço, localmente ou remotamente
criando perdas de cargas localizadas nos chokes
para pressurizar ou despressurizar o poço e
direcionar os fluidos efluentes do poço para o
separador atmosférico, ou para o queimador, ou
para o trip tank/stripp tank ou ainda para uma
das linhas de ventilação do diverter. Se a linha de
ventilação do diverter tiver separador
atmosférico, a conexão da linha proveniente do
choke manifold com esta linha, deve ser a
montante do separador.
7.1.1 Arranjo do Choke Manifold BOP
submarino
O choke manifold para águas profundas e/ou
ultra-profundas deve atender os seguintes
requisitos:
As linhas de kill ou choke devem permitir
circulação nos sentidos de retorno do poço
ou no sentido de injeção no poço, ou seja,
projetadas para serem utilizadas como kill
line ou como choke line;
Ter pelo menos dois chokes em cada lado e
pelo menos um dos chokes, de cada lado,
deve ser de acionamento remoto;
Ter redundâncias de barreiras nas interfaces
de alta pressão com baixa pressão.
Exemplos: Nas interfaces com o Stand Pipe
Manifold, com a atmosfera e com a câmera
de expansão;
Ter pelo menos um sensor de pressão
isolado por válvula tipo gaveta, na chegada
de cada linha, kill e choke, para
monitoramento das pressões da cabine do
Sondador;
Ter um painel com três manômetros para
leitura local de pressão da kill, da choke line
e do stand pipe manifold, preferencialmente
com fundos de escala de: 1000psi, 5000psi e
10.000 psi ou 15.000 psi, a depender da
pressão de trabalhodo BOP tipo gaveta;
Ter entradas laterais de 2” para conexões
externas com a unidade de cimentação ou
outras operações;
Ter conexão com o stand pipe manifold;
Ter a câmera de expansão dividida em duas
seções;
Ter saídas em cada seção da câmera de
expansão para o trip tank e stripping tank,
para o separador atmosférico e para uma
das linhas de ventilação do diverter;
Todas as válvulas instaladas antes dos
chokes (a montante) e inclusive os chokes,
pertencem ao “up-stream” do choke
manifold e devem ter a mesma pressão de
trabalho do BOP de gavetas;
As válvulas instaladas depois dos chokes (a
jusante) pertencem ao “down-stream” e
devem ter pressão de trabalho pelo menos
igual a 50% da pressão do BOP de gavetas;
As linhas devem ser redundantes para
funcionarem indistintamente como: “choke
line”, “kill line” ou como linha de
monitoramento de pressão;
o Choke line quando utilizada para
circular retornando do poço para a
sonda;
o Kill line quando utilizada para circular
bombeando da sonda para o poço;
o Linha de monitoramento quando
utilizada para monitorar as perdas de
carga na choke line durante a circulação
de kicks.
Cada linha, “choke line” ou “kill line”, deve
dispor de um choke ajustável hidráulico e
um choke ajustável de acionamento manual;
Deve dispor de manômetros locais para
permitirem o monitoramento de pressão do
anular do poço pelas linhas “kill line”, “choke
line” e pressão do interior da coluna no
“stand pipe manifold”;
O choke manifold HPHT (WP = 15 Kpsi) deve
atender os seguintes requisitos:
o Pontos de injeção de inibidor de hidrato
(MEG ou monoetilenoglicol) a
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montante dos chokes na kill line e choke
line;
o Pelo menos uma válvula gaveta a
montante de cada choke deve ser de
acionamento remoto;
o Nipple de erosão a jusante dos chokes.
O “down-stream” do choke manifold deve
permitir alinhamento do poço pelo menos
para os seguintes locais:
o Separador atmosférico;
o Trip tank;
o Stripping tank;
o Linhas de ventilação do diverter.
O choke manifold deve permitir interligação
com o “stand pipe manifold” e o “cement
manifold” para permitir a realização das
seguintes operações:
o Realização de teste de absorção (leak
off test);
o Aplicação do método volumétrico
dinâmico.
Na condição normal de operação para o
fechamento do poço pelo método brusco
(“hard shut-in method”) o BOP deve
permanecer alinhado com a “choke line”,
“choke manifold” e separador atmosférico;
Todas as válvulas do alinhamento do BOP
até o separador atmosférico na condição
normal de operação para o fechamento do
poço pelo brusco (“hard shut-in method”)
devem permanecer abertas, exceto as
válvulas submarinas (“fail safe close”) e os
“chokes”;
Todas as válvulas do alinhamento para o
fechamento do poço pelo método brusco
(“hard shut-in method”), que devem
permanecer abertas na condição normal de
operação, seus volantes devem ser pintados
na cor verde;
Não devem ser usados
“sensores/transmissores” de pressão que
transmitam o valor real da pressão para os
painéis de controle nos postos de trabalho;
As válvulas instaladas imediatamente após
cada choke, tem a finalidade de isolar os
chokes para permitir a manutenção durante
a circulação de um kick e por essa razão têm
sentido útil de bloqueio de pressão contrário
ao sentido do fluxo do poço.
7.1.2 Descrição de seus componentes
Os principais componentes de um choke
manifold serão descritos a seguir:
FIGURA 7-1 CAMERON GATE VALVE
7.1.2.1 Válvula gaveta
É um dos principais componentes onde se
permite fazer todas as opções de arranjos
possíveis, tais válvulas devem ter classe de
pressão compatível com o ESCP, e permitir
vedação nos dois sentidos de bloqueio,
tradicionalmente o diâmetro da válvula não deve
ser jamais inferior a 3” para evitar restrição e,
consequentemente, uma maior perda de carga
na superfície.
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7.1.2.2 Choke de acionamento remoto
É uma válvula que permite a variação de sua
abertura por acionamento local ou
remotamente controlada através de uma
unidade de controle (painel de controle de kick)
localizada na cabine do sondador. Seu diâmetro
de passagem quando totalmente aberta não
deve ser inferior a 1 1/2” para não gerar perda
de carga excessiva na vazão reduzida de
circulação do kick. É importante que toda saída
de chokes seja protegida por um nipple de
erosão, evitando assim o desgaste prematuro de
válvulas que instaladas imediatamente após a
saída dos chokes. Todo choke remoto deve ter
redundância em sua operação, inclusive
podendo ser operado manualmente em caso de
rompimento das mangueiras do sistema de
controle.
7.1.2.3 Choke de acionamento manual
É uma válvula com as mesmas características do
choke de acionamento remoto com a diferença
de ser operado manualmente sendo que para
controle de kick manualmente se faz necessário
um mini painel instalado no choke manifold com
leitura das pressões das linhas de kill, choke e
pressão do stand pipe.
FIGURA 7-2 CHOOKE MANUAL INSTALADO
FIGURA 7-3 MINI PAINEL
7.1.2.4 Sensores de pressão
São os elementos que fazem as tomadas para as
leituras de pressão, constituindo-se assim em
elementos de grande importância do conjunto
choke manifold. Os manômetros devem ser
localizados em cada lado do choke manifold, ou
seja, nas linhas de kill e choke, como também nas
câmaras de expansão em poços HPHT.
Tradicionalmente os sensores de pressão são do
tipo pistão e hidráulicos ou conjugado com
transdutores, praticamente o tipo com
diafragma não deve mais ser usado devido a
indução de erros e baixa confiabilidade
operacional.
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7.1.2.5 Manômetros
São instrumentos que medem pressão
manométrica que é o diferencial de pressão
entre a pressão absoluta e a pressão
atmosférica. Servem para monitorar
diretamente as pressões na superfície em todas
as operações do poço: perfuração completação,
intervenções e testes, dentre outras, tais como
controle de poço em kick, etc. Os manômetros
locais devem ser especificados para serviço
pesado e anti vibratórios, localizados um em
cada lado das linhas de kill e choke e na câmera
ou câmeras de expansão em poço HPHT. As
conexões dos manômetros têm que ser do tipo
integral não sendo recomendas conexões
rosqueadas. A escala dos manômetros locais não
deverá exceder a 100 psi por divisão. O ideal é o
uso de sistemas de manômetros analógicos em
cascata com precisão de leitura de 10 psi.
Nipple de erosão é um tubo de paredes
reforçadas instalado imediatamente após a saída
dos chokes com o objetivo de prevenir desgaste
das peças imediatamente após os chokes, por
erosão devido as altas velocidades dos fluidos.
7.2 Choke Manifold e Válvulas de BOP
de Superfície
7.2.1 Operação
Tem como função dirigir e controlar o fluxo para
o caminho desejado. Sua operação deve ser
perfeitamente entendida. Deve-se efetuar uma
inspeção diária pois o mesmo deve estar
preparado para uso a qualquer momento. Sua
operaçãoconsiste em passar o fluido vindo do
poço por um dos estranguladores de fluxo,
controlando assim a contra-pressão (perda de
carga) que se quer dar ao fluido, aumentando-a
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ou diminuindo-a conforme se desejar,
direcionando-o após isso para o tanque de lama
(desgaseificador), queimador ou tanque de
surgência.
7.2.2 Recomendações
Para um bom desempenho, o conjunto de
válvulas de estrangulamento deve atender às
seguintes recomendações:
Para conjuntos com pressão de trabalho de
5.000 psi ou mais, deve possuir um mínimo
de 3 válvulas de estrangulamento ajustáveis,
sendo uma delas de acionamento
hidráulico, e para pressões menores, no
mínimo duas válvulas de estrangulamento
ajustáveis;
OBSERVAÇÃO: Algumas unidades com
pressão de trabalho de 5.000 psi ou mais
possuem choke simétrico, com dois choke
ajustáveis e dois hidráulicos.
Toda linha do conjunto deve ter duas
válvulas de bloqueio, isto é, para que se
possa reparar um elemento qualquer do
conjunto. Sempre se tem uma válvula de
serviço a ser fechada antes do elemento e a
outra de segurança/reserva caso haja
alguma falha na primeira;
O conjunto deve ser mantido preparado
para uma operação de emergência. A
sequência de válvulas, na qual deve estar o
estrangulador hidráulico, devem ser
mantidas abertas e seus volantes pintados
de verde para sua fácil identificação. No caso
do fechamento do poço em situação de
emergência basta abrir a válvula HCR da
linha de estrangulamento, e dessa maneira
evita-se um possível bloqueio instantâneo
da pressão. No caso de se adotar o
procedimento soft de fechamento;
OBSERVAÇÃO: No procedimento hard os
chokes ajustáveis permanecem fechados.
Deve ser posicionado em local de fácil
acesso e fora da subestrutura;
Deve ter um manômetro instalado em uma
posição tal que permita registrar as pressões
do fluido antes que passe em um dos
estranguladores e possa ser substituído sem
interrupção do fluxo;
A pressão de trabalho das válvulas a
montante dos estranguladores deve ser
compatível com a dos preventores de
gavetas, enquanto aquelas à jusante dos
estranguladores podem ser de pressão -
menor. Na Fig.7-4 tem-se os tipos
recomendados para 3.000 psi.
FIGURA 7-4 CONJUNTO DE VÁLVULAS DE ESTRANGULAMENTO - 3000 PSI
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7.2.3 Identificação do fluxo e áreas de alta e
baixa pressão
7.2.3.1 Em condições normais
A injeção de lama é feita pelo interior da coluna
e retorna pelo anular, saindo pela flow line. A
pressão do fluido na injeção é aquela que lemos
no bengala. Isto significa que os equipamentos
de superfície estão pressurizados. Na flow line
temos fluido que retorna à pressão atmosférica;
7.2.3.2 Em condições de controle de poço
Neste caso o fluxo é feito pela linha do choke ou
linha de estrangulamento, visto que o BOP está
fechado. A linha de estrangulamento está sob
pressão, conforme a indicação no manômetro do
choke. Em condições dinâmicas, a jusante do
choke ajustável, temos o fluido com baixa
pressão porém superior à atmosférica.
7.2.4 Válvulas e Chokes
7.2.4.1 Válvulas de gaveta tipo-FMC
São válvulas cuja abertura e fechamento são
realizados pelo o movimento de uma gaveta de
aço no sentido perpendicular ao fluxo. A gaveta
possui uma abertura central que permite o fluxo
com a abertura plena. Em algumas válvulas deve
ser observada a direção de bloqueio de pressão
para que sua correta instalação possa realizar a
vedação.
a) Recomendações:
Nunca usar uma válvula de gaveta para
regular um fluxo. Utilizá-la sempre
totalmente aberta ou totalmente fechada.
Para regulagem de fluxo deve ser usado um
estrangulador;
Quando abrir ou fechar uma válvula de
gaveta, sempre retorne o volante ¼ de volta
das posições totalmente aberta ou fechada;
Nunca usar “mão de força” ou outro artifício
para aplicar uma força excessiva ao volante.
Se a válvula não abrir ou fechar com
facilidade é porque existe algum problema.
7.2.4.2 Válvula Tipo M-20 - 3000/5000 psi
Suas características principais estão mostradas
na Fig.7-5
a) Funcionamento:
A Vedação é proporcionada pela
compressão da sede, que possui um
elemento plástico de vedação (KY-NAR),
contra a gaveta, pela utilização da pressão
da linha.
Uma mola “belleville” situada atrás da sede,
à montante da gaveta, projeta-a contra a
gaveta dando início a vedação. Quando a
gaveta está fechada a pressão da linha força-
a contra a sede à jusante, vedando-a. Ao
mesmo tempo a sede à montante da gaveta,
atua como um pistão, forçando, pela ação da
pressão da linha, o elemento plástico de
vedação contra esse lado da gaveta.
O aumento de pressão sempre aumenta a
vedação entre as sedes e a gaveta, estando
essa aberta ou fechada. Se houver
vazamento por essas vedações é possível
energizar a sede a jusante da gaveta, como
será mostrada adiante.
FIGURA 7-5 VÁLVULA DE GAVETA - M 20 5.000 PSI
b) Direção de bloqueio:
Observar, sempre na instalação, a direção
de bloqueio de pressão. Existe uma seta
externa, gravada no corpo da válvula,
indicando essa direção.
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A diferença primária entre uma válvula M20-
5.000 psi para uma válvula de 2.000 e 3.000
psi consiste na existência de um alojamento
da haste de balanceamento que as de
menores pressões não possuem. Podem
também ser fornecidas com rosca até o
diâmetro de 3 1/8” Fig.7-5 e 7-6
FIGURA 7-6 VÁLVULA DE GAVETA M 20 - 3.000 PSI
7.2.4.3 Tipo M-30 - 10.000 / 15.000 psi
Suas características principais estão mostradas
na Fig.7-7.
a) Funcionamento:
É idêntico à válvula M-20, porém a vedação
é metal-metal da sede contra a gaveta pela
utilização da pressão da linha. Possui duas
molas “belleville” atuando na sede a
montante da gaveta.
Sendo a vedação de tipo metal-metal não
existe elemento plástico (KYNAR) para ser
energizado por injeção de plástico (TEFLON).
Os orifícios de acesso às sedes são para
injeção de graxa para a lubrificação das
mesmas o que irá diminuir o torque de
abertura ou fechamento de válvula.
b) Direção de bloqueio:
Observar sempre na instalação a direção de
bloqueio de pressão. Existe uma seta
externa, gravada no corpo da válvula,
indicando essa direção.
FIGURA 7-7 VÁLVULA DE GAVETA - M 30 - 10.000, 15.000
PSI
7.2.4.4 Tipo M-40 - 20.000 psi
Está disponível nas dimensões de 1” a 3 1/16”. A
vedação é metal-metal. Fig.7-8
.
FIGURA 7-8 VÁLVULA DE GAVETA TIPO M-40 - 20.000 PSI
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7.2.4.5 Válvulas da série 100
a) Válvula M-120 - 2.000 / 3.000 e 5.000 psi:
É uma válvula simétrica que veda o fluxo em
ambas as direções. O movimento da gaveta
se processa sem o deslocamento da haste,
somente com sua rotação, visto que a rosca
encontra-se na própria gaveta.
A vedação é do tipo metal-metal entre sedese gaveta, sem insertos resilientes,
lubrificantes ou injeção de vedantes. Uma
mola “belleville” situada atrás de cada sede
projeta-as contra a gaveta de modo a dar
início a vedação que é aumentada com o
acréscimo da pressão.
Cada sede possui um perfil duplo de vedação
metal-metal na face posterior. Quando a
válvula é fechada, a pressão atuante sobre a
gaveta força a sede contra o alojamento
gerando a vedação por pressão. A vedação
da haste é proporcionada por um conjunto
de gaxetas, e além dessa vedação ela possui
outra secundária, tipo metal-metal que é
realizada da seguinte maneira: após a
válvula ser fechada, deve-se afrouxar
ligeiramente a capa do bonnet e em seguida
girar o volante no sentido de fechar até que
o ressalto existente na haste tope no
bonnet, proporcionando assim a vedação
secundária nesse ponto. Com a gaveta baixa
ao máximo, a haste é mecanicamente
travada nessa posição. A estanqueidade da
vedação é verificada através do bujão de
dreno do bonnet.
A Fig. 7-9 mostra uma válvula M-120. Pode
se observar que a haste gira com o volante
ao passo que a rosca do parafuso é na
posição invertida comparada com a válvula
M-20. Quando o volante gira a haste gira
sem movimento na vertical ao passo que a
gaveta é que se movimenta verticalmente,
no sentido de abrir ou fechar conforme o
giro do volante.
FIGURA 7-9 VÁLVULA DE GAVETA M-120 - 2.000 / 3.000 E
5.000 PSI
b) Válvula M-130 - 10.000 / 15.000 psi:
Como antes, a M-30, a vedação desta
válvula é metal-metal com a diferença de
que veda em ambos os sentidos. Está
disponível nas pressões de 10.000 e 15.000
psi. No movimento para abrir ou fechar a
válvula, a haste não se desloca
verticalmente e sim a gaveta. As válvulas de
10.000 psi estão disponíveis nos diâmetros
de 1 13/16” a 6 3/8”. As de 15.000 psi nos
diâmetros de 1 13/16” a 3 1/16”.
FIGURA 7-10 VÁLVULA M-130
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c) Válvula M-140 - 20.000 psi:
A diferença para a válvula M-40 é que não
tem sentido de bloqueio e a rosca na haste
de acionamento, como acontece com as
válvulas M-120 e M-130, fica na parte
inferior da válvula. No acionamento a haste
não se move e sim a gaveta. Está disponível
nos diâmetros de 1” a 3 3/16”.
d) Válvula Cameron Tipo - F:
Na Fig. 7-11 estão suas principais
características.
FIGURA 7-11 VÁLVULA CAMERON TIPO - F
Funcionamento:
É uma válvula com sede dupla, isto é, a
vedação se dá em ambos os sentidos e é do
tipo metal-metal. Quando a válvula é
fechada, a pressão atuante sobre a gaveta
força-a contra a sede gerando a vedação
metal-metal por pressão sem inserto
resiliente, lubrificantes ou injeção de
vedantes.
Descrição:
(1) Uma engrenagem semelhante a
linguetas de catraca, no diâmetro
interno da sede, permite uma fração de
rotação da mesma sempre que a válvula
é operada. Essa rotação sempre coloca
nova parte da sede nos pontos de maior
desgaste prolongando sua vida útil. O
movimento é provocado por um
sobressalto na parte inferior da gaveta;
(2) Conjunto de gaveta, sede e placa
retentora. Que podem ser rapidamente
e facilmente substituída sem precisar
de ferramentas especiais;
(3) Gaveta;
(4) Mancais de escora axiais, que absorvem
as cargas na abertura e fechamento da
gaveta, reduzindo os esforços para essa
movimentação;
(5) Sistema de vedação da Haste. Permite
que a capa superior possa ser removida
mesmo com pressão na cavidade da
válvula, se houver necessidade de
trocar os rolamentos ou substituição do
sistema de atuação da haste;
(6) A haste é dotada de uma saliência que
se encaixa em um apoio no bonnet,
fornecendo uma vedação secundária da
haste e permitindo a troca da vedação
da haste sob pressão;
(7) Pino de segurança, que não permite
torques inadvertidamente elevados na
haste. Ele se rompe antes de qualquer
outro elemento interno;
(8) Bujão sangrador;
(9) Corpo.
7.2.4.6 Válvula de gaveta - Shaffer
A válvula de gaveta tipo B é uma válvula
disponível nas pressões de 5.000 / 10.000 e
15.000 psi, de acionamento manual, tanto na
posição aberta como fechada deve se retornar o
volante cerca de ¼ de volta. A haste fica presa ao
volante com rosca na extremidade inferior, para
as válvulas de pressão 5.000 e 10.000. Nas
válvulas de 15.000 psi, a rosca da haste fica na
parte superior indicando que a haste se desloca
verticalmente. Possui a haste de balanceamento
na parte inferior da gaveta. Fig. 7-12.
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FIGURA 7-12 VÁLVULA DE GAVETA SHAFFER
7.2.4.7 Válvula de gaveta com atuador
hidráulico
a) Válvula - FMC:
É um sistema aplicado em uma válvula de
gaveta que permite seu acionamento
hidráulico a distância. É montado
diretamente na válvula, adaptando-se o
cilindro ao bonnet da válvula.
A pressão atuando na parte superior do
pistão promove o deslocamento da haste da
gaveta para baixo e esse movimento
descendente promove a abertura da válvula.
Observar que nesse caso a gaveta está
posicionada com o furo para cima. Quando
a câmara superior do cilindro é
despressurizada a válvula fecha pela ação da
mola. A projeção da haste para fora do
cilíndro é uma indicação visual clara de que
a válvula se encontra na posição fechada.
Para a operação hidráulica o cilindro é
dimensionado para atuar com 1.500 psi de
pressão máxima de trabalho (o
deslocamento da mola deve se iniciar com
800 psi).
Problemas que podem ocorrer:
o Vazamento pela haste superior:
Normalmente, esta vedação é
conseguida por meio de anéis
montados em uma luva guia.
Troque os elementos de vedação e
corrija qualquer dano na haste que
possa vir a danificar a vedação;
o Vazamento no pistão: Se houver queda
de pressão na linha de controle
hidráulico do atuador verificar se há
vazamento na unidade. Caso negativo,
testar o atuador, verificando se há
vazamentos através do bujão na parte
inferior da camisa. Constatando o
vazamento substituir as gaxetas do
pistão;
o O atuador não retorna: Verificar se o
atuador foi despressurizado e depois
verificar se a mola está em boas
condições e se não está quebrada. Caso
positivo substituí-la.
A Fig. 7-13 mostra um atuador hidráulico do
sistema fabricado pela FMC.
FIGURA 7-13 ATUADOR HIDRÁULICO
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b) Válvula Cameron:
Tem um sistema que permite seu
acionamento hidráulico a distância. Esse
acionamento pode também ser
pneumático.
Para a operação hidráulica o cilindro é
dimensionado para atuar com 1.500 psi.
Para a operação pneumática muda-se o
cilindro para operar a uma pressão de 125
psi de ar.
Características:
o Ambos os modelos podem ser
adaptados para operação de
fechamento manual. A abertura só
pode ser feita com pressão, e nesse
caso a haste de acionamento manual
deve ser mantida totalmente aberta;
o Sobrecargas e pressões de testes
aplicadas para abertura são absorvidas
pelo parafuso de ajuste na cabeça do
cilindro blindado e assim não são
transmitidas para a haste;
o Sobrecargas e pressões de testes para
fechamento são absorvidas pelo
impacto do fundo do pistão contra o
stuffing-box da haste;
o A haste de acionamento e a contra-
haste inferior,são equipadas com uma
saliência que se encaixam em apoios no
corpo da válvula, fornecendo vedação,
que permite a troca do engaxetamento
da haste estando a válvula sobre
pressão;
o Utiliza um corpo especial, havendo um
stuffing-box na parte inferior da
mesma, através do qual passa a contra-
haste da gaveta. Essa contra-haste tem
as seguintes finalidades:
1) Atua para balanceamento da haste
de acionamento da gaveta;
2) É um compensador para o volume
deslocado pela haste de
acionamento;
3) Serve para indicador da posição da
gaveta. Se ela estiver para fora, a
válvula está fechada, e se ela
estiver recolhida para o interior do
corpo, a válvula está aberta.
FIGURA 7-14 VÁLVULAS DE ACIONAMENTO HIDRÁULICO CAMERON
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7.2.4.8 Válvulas Shaffer
É o tipo DB que também pode ser acionada
manualmente quando ocorre pane no sistema
hidráulico ou quando se deseja travar a válvula
na posição fechada.
O sistema manual não pode ser usado para abrir
a válvula. O tipo DB também pode ser fornecido
sem o sistema manual de acionamento Fig.7-15.
O tipo HB é largamente utilizado em BOP
submarino nas linhas do kill e choke. Fig.7-16.
Pode possuir uma ou duas linhas de
acionamento, a depender da situação a
conversão de um sistema em outro pode ser
necessário quando o BOP STACK é modificado e
um maior ou menor número de funções torna-se
necessário.
Quando tem apenas uma linha de acionamento
é porque a ação de uma mola a válvula é mantida
fechada quando a pressão hidráulica de
operação é perdida. (Mais informações ver
manual do fabricante).
FIGURA 7-15 VÁLVULA DE ACIONAMENTO HIDRÁULICO
SHAFFER TIPO DB FIGURA 7-16 VÁLVULA DE ACIONAMENTO HIDRÁULICO
SHAFFER TIPO H
7.2.4.9 Válvula de retenção
Posicionada na linha de matar sua função é reter
automaticamente o fluxo proveniente do poço,
permitindo passagem de fluxo somente no
sentido bomba de lama para o poço.
A válvula de retenção Cameron-MS pode ser
usada com óleo, gás ou fluídos de perfuração a
base de água mas deve ser especificada se for
trabalhar na presença de H2S.
Como é uma válvula de fluxo unidirecional, deve
ser instalada na direção apropriada de fluxo
como está indicado no corpo da mesma, através
de uma seta.
Suas dimensões no comprimento e flanges, são
idênticas às válvulas de gaveta API e podem
trabalhar em um range de temperatura de -20ºF
a 650ºF.
A vedação é do tipo metal-metal, aumentando
sua vida útil quando do ataque de agentes
químicos dos fluidos utilizados ou produzidos
pelo poço. Fig.7-17
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FIGURA 7-17 VÁLVULA DE RETENÇÃO
7.2.4.10 Estranguladores de fluxo
a) Manual:
São válvulas utilizadas para criar resistência
ao fluxo mediante a restrição da área de
fluxo. Essa restrição causa uma contra-
pressão no poço, que é utilizada para o
controle das erupções.
Essa contra-pressão é registrada no
manômetro instalado na entrada do
conjunto de válvulas de estrangulamento e
mede a perda de carga quando da passagem
do fluido pelo estrangulador, a qual
depende das características do fluido, da
vazão e da abertura do mesmo. Os
estranguladores de fluxo não são fabricados
para serem utilizados como válvulas de
bloqueio, podendo, no entanto,
proporcionar vedação.
FIGURA 7-18 ESTRANGULADORES DE FLUXO FMC TIPO JW
(1) Corpo do bonnet;
(2) Engaxetamento da haste;
(3) Anel de junção;
(4) Anel de retenção;
(5) O-ring do corpo do bonnet;
(6) Haste com agulha;
(7) Corpo;
(8) Bean;
(9) Porca;
(10) Indicador de posição;
(11) Anel de retenção;
(12) Parafuso de fixação;
(13) Volante;
(14) Porca sextavada;
(15) Parafuso para travamento da haste.
A válvula de estrangulamento fixa, também
denominada positiva, possui um orifício de
restrição ao fluxo de diâmetro fixo, que pode ser
substituído por outros orifícios de diâmetros
diversos. Esses orifícios são feitos de material
resistente à abrasão como o tungstênio.
A válvula de estrangulamento ajustável tem a
capacidade de variar rapidamente a restrição ao
fluxo dos fluidos do poço por meio da variação
do diâmetro do seu orifício, que pode ser feita
manualmente ou com acionamento hidráulico a
distância. Permite assim obter contrapressões
variáveis no poço, adequadas à situação do
momento.
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b) Hidráulico:
É uma válvula de estrangulamento ajustável
com acionamento hidráulico à distância,
controlada remotamente a partir de um
painel que registra os valores de pressão no
interior da coluna de perfuração, da pressão
anular e o volume injetado no poço.
Cameron:
O estrangulador Cameron possui um orifício
de passagem de 2”. A luva de vedação e a
sede são fabricadas em carbureto de
tungstênio e são reversíveis para uma dupla
duração.
A operação consiste em aproximar ou
afastar a luva da sede, através de pressão
hidráulica que movimenta a haste do
atuador, diminuindo ou aumentando a área
para o fluxo. A luva, que é uma gaveta
cilíndrica e a grande cavidade do corpo,
permite à válvula alta capacidade de fluxo.
O indicador de posição da luva está no painel
de controle remoto. Uma bomba hidráulica
de acionamento pneumático fornece
energia hidráulica para o acionamento.
Pressão hidráulica de 300 psi, aplicada no
atuador, resulta em uma força de abertura
ou de fechamento, na luva, de 21.500 lbs.
O projeto desse estrangulador não permite
um fechamento completo e por isso ele não
veda totalmente quando em testes com
água. No entanto, geralmente ele vedará
quando o fluído utilizado for o fluído de
perfuração. Fig 7-19
FIGURA 7-19 CHOKE HIDRÁULICO CAMERON
No painel remoto existe um sistema para
regulagem da máxima pressão permissível
no choke, regulando automaticamente.
Trata-se de um importante dispositivo de
segurança que prevê o crescimento da
pressão no revestimento dentro de limites
operacionais seguros. Ajustando-se a
pressão máxima permissível para uma
pressão de 40 a 50 psi abaixo da máxima
pressão calculada, no sistema de controle.
O manômetro da pressão máxima
permissível indica apenas a máxima pressão
que for definida e para a qual o
estrangulador está regulado. Não lê pressão
de flutuação no conjunto de válvulas de
estrangulamento. É estabelecida
manualmente regulando o botão de
ajustagem da pressão máxima permissível
para a máxima pressão desejado no poço.
O interruptor liga-desliga da pressão
máxima permissível tem uma luz verde
indicando que está ligado, e uma luz
vermelha indicando desligado.
Quando o interruptor está desligado todas
as funções do sistema estrangulador são
controladas manualmente.
Quando o interruptor está na posição ligado
e se a pressão do poço excede a pressão pré-
estabelecida o console ignorará o controle
manual abrindo automaticamente o
estrangulador, com isso reduzindo a
contrapressão para um valor menor que a
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máxima permissível. O sistema então,
através de um circuito de memória, faz
retornar o estrangulador para a posição
original e retorna o painel ao controle
manual.
Swaco:
Permite uma abertura máxima de 1,92
po12, equivalente a um diâmetro de 1
9/16”. Sua dimensão nominal é de 2 9/16” e
sua pressão de trabalho é de 10.000 psi.
Sua operação consiste no movimento
relativo de dois discos de tungstênio, cada
um com uma abertura semicircular (ver Fig.
7-20), fornecendo o estrangulamento.
A variação da abertura é obtida pela rotação
do disco, a montante, contra o disco fixo, a
jusante do fluxo. O disco móvel pode girar
até 180º pela ação de rotação hidráulica da
haste atuadora.
O disco de estrangulamento, situado a
jusante do fluxo, é assentado em um
condutor especial protegido por uma camisa
de desgaste de 1/2” de espessura. Essa
camisa absorve o impacto da pressão e
abrasividade do fluido assim que ele passa
através dos discos de estrangulamento, e se
excede 1/8” além da face do flange de
descarga do corpo do estrangulador para
proteger os anéis de vedação de erosão. A
substituição dessa camisa é feita com
facilidade sem necessidade de ferramentas
especiais.
A ação de rotação do disco de tungstênio
corta pedaços de folhetos desmoronados,
facilitando dessa maneira possíveis
desentupimentos do mesmo.
Uma sobreposição dos dois discos
desenvolve uma eficiente vedação mesmo
após essas partes haverem sido expostas a
um desgaste considerável. A diferença entre
as pressões agindo em cada lado dos discos
atua auxiliando a vedação disco-disco.
O movimento dos disco para a abertura ou
fechamento não é afetado pela queda de
pressão através dos mesmos ou pelas
oscilações de pressão na coluna de lama
durante as operações de combate a influxos.
FIGURA 7-20 CHOKE SWACO
O painel de acionamento do Super choke
Swaco possui uma alavanca marcada com
“OPEN, HOLD ou CLOSE” que controla o
movimento de fluido pelo conduto principal
para acionar o movimento do disco a
montante do fluxo para abrir ou fechar (Fig.
7-21, item 6). A velocidade de operação é
controlada pela válvula “HYDRAULIC
o Descrição das partes da Fig. 7-21 (Painel
remoto do Choke Swaco)
(1) Reservatório de Óleo Hidráulico;
(2) Bomba Manual;
(3) Interruptor do Contador de Cursos
da Bomba de Lama;
(4) Regulador de Ar;
(5) Válvula de Suprimento de Ar;
(6) Alavanca de Controle;
(7) Manômetros de Pressão;
(8) Contador de Cursos e Velocidade
da Bomba de Lama;
(9) Alavanca da Bomba Manual;
(10) Indicador de Posição;
(11) Regulador Hidráulico;
(12) Manômetro da Pressão Hidráulica;
(13) Válvula de Alívio;
(14) Lubrificador de Ar.
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FIGURA 7-21 PAINEL REMOTO DO CHOKE SWACO
o Em situação de emergência:
1) Falha do ar comprimido ou o da
bomba pneumática:
a) Instalar a alavanca (9) e usar a
bomba manual (2). Fig. 7-23;
b) Para mudar a abertura do choke,
manter a alavanca de controle na
posição desejada enquanto aciona
a bomba manual.
2) Ruptura na linha hidráulica ou
conexão:
a) Se a linha de abrir partir, cortar a
linha de fechar. Se a linha se fechar
partir, cortar a de abrir;
b) Instalar a alavanca de 5/8” em um
dos furos do indicador do choke (no
choke hidráulico) e movimentar
manualmente o choke até a
posição desejada. (Fig. 7-22).
OBSERVAÇÃO: A barra de 5/8” deve ser
mantida armazenada dentro da
alavanca de acionamento da bomba
manual.
FIGURA 7-22 FECHAMENTO MECÂNICO
o Bomba manual:
Sua operação deve ser da seguinte
maneira:
1) Conectar a linha de suprimento de
fluido no orifício de entrada da
bomba. Checar o nível de óleo
hidráulico no reservatório (deve ser
de aproximadamente 2/3 do
volume total). Abrir o orifício de
ventilação do reservatório;
2) Conectar a linha de pressão do
sistema no orifício da saída da
bomba;
3) Drenar o ar do sistema abrindo a
linha de retorno e operando
totalmente a alavanca
aproximadamente 12 vezes. Fechar
a linha de retorno;
4) Movimentar o cilindro da bomba
no mínimo a metade de seu
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deslocamento. Então abrir a linha
de retorno e retrair
completamente o cilindro,
expelindo assim., todo ar trapeado
entre a linha de conexão e o
cilindro. Fechar a linha de retorno;
5) Abrir a linha de pressão para o
sistema e atuar a bomba o
necessário para obter a posição
desejada do estrangulador,
dirigindo o fluxo através da
alavanca de controle no painel;
6) Para a liberação da pressão do
sistema hidráulico abrir a linha de
retorno permitindo que o óleo
retorne para o reservatório. Fig.7-
23.
FIGURA 7-23 BOMBA MANUAL
O diagrama da figura 7-24 representa o
circuito de suprimento de fluído para operar
o Super Choke Swaco.
Como observado pelo circuito, sempre que
houver necessidade de utilização da bomba
manual, a linha de pressão deve ser
desconectada da bomba pneumática e
conectada na saída da bomba manual, a
menos que o circuito já esteja preparado
para ambas as bombas. Fig.7-24
FIGURA 7-24 CIRCUITO DE SUPRIMENTO DE FLUIDO DO SUPER
CHOKE SWACO
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8 CAPÍTULO - SISTEMA DE CONTROLE DE BOP
8.1 Sistema de Controle de BOP de
Superfície
8.1.1 Unidade Hidráulica de Acionamento do
BOP
É uma unidade acumuladora e acionadora do
BOP e das válvulas HCR´s, utilizando fluido
hidráulico pressurizado.
Nos primórdios da perfuração o fechamento do
BOP era apenas manual o que não era uma via
confiável em face da lentidão envolvida. Um
passo a frente quanto ao fechamento manual foi
a utilização das bombas de lama no fechamento
do BOP, mas logo se verificou que este
procedimento não era adequado.
Nos anos 50 deu-se um passo importante com a
invenção de uma unidade de fechamento que
consistia de uma bomba e um tanque para
armazenar fluido hidráulico.
O fluido era bombeado para o BOP e não
acumulava fluido pressurizado. Apresentava suas
desvantagens como risco de pane na bomba
quando na sua utilização.
Posteriormente chegou-se a um sistema mais
confiável, cujo princípio é o que é utilizado até
hoje, a bomba não envia fluido hidráulico para o
BOP e sim o sistema acumula fluido hidráulico
pressurizado que é utilizado na operação de abrir
e fechar o BOP. Consegue-se isto acumulando
pressão de nitrogênio, o gás utilizado na pré-
carga. É injetado num diafragma num
acumulador que posteriormente será
pressurizado pela injeção do óleo pela bomba ou
bombas não fazendo contato com o gás. Quando
aciona-se o BOP cria-se um diferencial de
pressão responsável pelo fluxo de óleo
pressurizado que acionará o BOP ou válvulas de
gaveta de acionamento hidráulico.
O acumulador atinge a pressão de trabalho a
3.000 psi, embora nenhum elemento do BOP
stak necessite desta pressão no acionamento,
(exceto o acionamento da gaveta cisalhante)
portanto a unidade possui válvulas que reduzem
esta pressão para um valor necessário para
acionamento do BOP. Os fabricantes mais
conhecidos são Shaffer Fig.8-1 e Koomey fig.8-2.As partes que compõem a unidade são
mostradas na Figura
FIGURA 8-1ACCUMULATOR PUMP UNIT
(1) Filtro de ar;
(2) Lubrificador do ar;
(3) Manômetro indicando pressão de
alimentação de ar;
(4) Válvula by-pass de ar e de isolamento;
(5) Válvulas de isolamento do suprimento
de ar para as bombas;
(6) Pressostato hidropneumático;
(7) Tanque de fluido hidráulico;
(8) Bombas hidráulicas de acionamento
pneumático;
(9) Válvulas de retenção das linhas de
descarga das bombas de acionamento
pneumático;
(10) Filtros de sucção das bombas de
acionamento pneumático;
(11) Válvulas de sucção das bombas de
acionamento pneumático;
(12) Motor elétrico da bomba triplex;
(13) Pressostato hidroelétrico;
(14) Bomba triplex;
(15) Filtro de sucção da bomba de
acionamento elétrico;
(16) Válvula de sucção da bomba de
acionamento elétrico;
(17) Partida do motor elétrico;
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(18) Válvula de retenção da linha de
descarga da bomba de acionamento
elétrico;
(19) Válvula da linha de recalque da bomba
triplex;
(20) Filtro;
(21) Válvula de segurança dos
acumuladores;
(22) Linha base de abastecimento do banco
de acumuladores;
(23) Válvulas de isolamento dos
acumuladores;
(24) Garrafas acumuladoras;
(25) Válvula reguladora de pressão do
manifold (1.500psi);
(26) Válvula By-pass do regulador de pressão
do manifold;
(27) Manifold;
(28) Válvula de acionamento de função do
BOP;
(29) Cilindro para atuação remota da válvula
de 4 vias;
(30) Válvula de segurança dos
acumuladores;
(31) Manômetro do manifold;
(32) Regulador de ar;
(33) Seletor unidade/painel remoto do
sondador da válvula reguladora do
anular;
(34) Seletor unidade/painel remoto do
sondador da válvula reguladora do
anular;
(35) Manômetro do acumulador;
(36) Válvula de dreno do manifold;
(37) Regulador pneumático de pressão do
preventor anular;
(38) Manômetro do preventor anular;
(39) Transmissor pneumático de pressão do
preventor anular;
(40) Regulador de ar;
(41) Transmissor pneumático de pressão do
manifold;
(42) Transmissor pneumático de pressão do
acumulador;
(43) Caixa de junção de dutos pneumáticos.
FIGURA 8-2 UNIDADE ACUMULADORA / ACIONADORA KOOMEY
8.1.2 Procedimentos operacionais
As bombas succionam o óleo hidráulico do
tanque e o armazenam nos acumuladores a
3.000 psi. Os preventores de gaveta e as válvulas
de acionamento hidráulico da linha de
estrangulamento são atuados a mesma pressão,
normalmente 1.500 psi. Por essa razão existe
uma válvula reguladora que regula a pressão de
3.000 psi em 1.500 psi, alimentando a linha na
qual estão instaladas as válvulas de 4 vias que vão
acionar essas funções.
Como o preventor anular dever ser atuado por
uma pressão que varia em função do diâmetro
do tubo que está em seu interior e da pressão do
poço, existe outra válvula que regula a pressão
de 3.000 psi para a pressão desejada.
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Em situações de emergência, caso algum
preventor de gaveta não vedar normalmente,
deve-se acionar a válvula “by pass” que isola a
válvula reguladora, e assim pressurizar o
manifold e as linhas de acionamento com 3.000
psi.
A koomey recomenda que as bombas
pneumáticas e elétricas entrem em
funcionamento igualmente quando houver
queda de pressão no sistema. Outros
argumentam que a bomba elétrica deve entrar
primeiro e posteriormente, caso a pressão
continue a cair, entre as pneumáticas. Em face da
manutenção de menor custo das bombas
pneumáticas outros argumentam que elas
devem entrar em funcionamento primeiro.
Algumas unidades da Petrobras adotam este
procedimento. Se durante a operação de
controle de poço ocorrer pane nos pressostatos
as bombas podem ser ligadas manualmente.
A unidade de acionamento deve ser protegida
contra impactos de objetos pesados. Deve ser
posicionada em lugar seguro entre 100 e 150 pés
distante da boca do poço. Mantenha legíveis as
inscrições das plaquetas de identificação das
respectivas alavancas de acionamento.
Todas as alavancas de atuação das funções
devem ser mantidas, quando em operação, nas
posições ABERTA ou FECHADA, conforme o caso,
nunca na posição NEUTRA.
Para evitar o acionamento acidental da gaveta
cega:
Usar uma gaiola de proteção;
Não usar garra pois assim estará impedindo
o acionamento através do painel remoto;
Manter a válvula “by pass” fechada. Acionar
essa válvula apenas em condições
excepcionais;
Verificar a pré-carga de nitrogênio dos
acumuladores a cada poço ou pelo menos
uma vez por mês.
8.1.2.1 Acumuladores
Pode ser com sistema de garrafas ou esfera.
Possui, no seu interior, um diafragma onde é
colocado o nitrogênio para a pré-carga, na
são armazenados fluido sob pressão que será
utilizado para operar o BOP.
8.1.2.2 Válvula de 4-vias
É uma válvula seletora da linha em que se quer
colocar pressão. Ela possui uma entrada de fluido
sobre pressão e pode direcioná-lo para uma das
duas linhas de acionamento. Possui também
mais uma saída para descarregar pressão.
Existem dois modelos, uma delas é apenas
seletora, isto é, quando se retorna para a posição
neutra, a linha que estava pressurizada continua
com pressão, que será descarregada quando se
pressurizar a outra linha. Nesse caso recomenda-
se deixar a linha de trabalho acionada porque
devido ao pequeno volume da mesma, qualquer
vazamento irá despressurizá-la.
A outra é uma válvula manipuladora, isto é,
quando se retorna para a posição neutra as duas
linhas de pressão entram em contato com a saída
de descarga. Fig 8-3
FIGURA 8-3 VÁLVULA DE 4-VIAS
8.1.3 Dimensionamento dos acumuladores
Uma unidade acumuladora/acionadora, para
BOP de superfície, deve ter capacidade de
armazenar um volume de fluido útil capaz de
fechar todos os preventores do conjunto do BOP
e abrir a válvula de acionamento hidráulico da
linha de estrangulamento, mais 50% como fator
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de segurança. Fluido útil é definido como fluido
armazenado a 200 psi acima da pressão de pré-
carga dos acumuladores, até a pressão máxima
de trabalho dos mesmos.
O fator de segurança de 50% é recomendado
para prover um completo reenchimento de
fluido nas linhas de fechamento quando o
preventor é acionado. Esse fator também
compensa alguma perda de fluido pela válvula
quatro vias, quando da mudança de posição,
assim como alguma perda através das vedações
dos preventores.
Para uma unidade 3.000 psi de pressão de
trabalho deve-se ter nos acumuladores, uma
pré-carga de nitrogênio de 1.000 psi e, portanto,
o volume útil de fluido será armazenado entre
1.200 e 3.000 psi.
Então com a utilização de garrafas com um
volume total de 11 galões (volume útil de 10
galões - 1 galão é ocupado pelo elemento interno
de borracha), temos para o gás utilizado:
P × V = n × Z × R × T
Onde:
P: pressão a que o gás está submetido
(pressão absoluta);
V: volume ocupado pelo gás;
n: número de moles;
Z: Fator de compressibilidade (1 para
gazes ideais);
R: constante dos gases;
T: temperatura a que o gás está
submetidoComo durante a compressão do gás não haverá
mudanças em n, Z, R e T temos a lei de Boyle:
P1 × V1 = P2 × V2
P1 = 1.015 psi (absoluta);
V1 = 10 gal;
P2 = 3.015 psi (absoluta);
V2 = ?
V2 = (1.015 × 10)/3.015
V2 = 3,37 gal
Portanto a 3.000 psi o volume ocupado pelo óleo
hidráulico será:
10 − 3,37 = 6,63 gal
O volume ocupado pelo gás a 1.200 psi é:
V3 = (1.015 × 10)/1.215
V3 = 8,35 gal
Assim o volume de óleo, quando o sistema
estiver pressurizado a 1.200 psi será:
10 − 8,35 = 1,65 gal
Portanto o volume útil de óleo no sistema é
(entre 3.000 e 1.200 psi):
6,63 − 1,65 = 4,98 gal (5 gal)
Para se determinar o número de garrafas de 11
galões necessárias em uma unidade de 3000 psi,
basta dividir o volume necessário a ser
armazenado por 5.
8.1.4 Painel Remoto de Acionamento do BOP
(Painel do Sondador)
É um painel pneumático localizado na plataforma
de perfuração onde se tem registradas todas as
pressões que se tem na unidade
acumuladora/acionadora e do qual também é
possível atuar todos os preventores, as HCR’s,
regular a pressão de fechamento do preventor
anular e atuar o by-pass da válvula reguladora do
manifold. Fig 8-4.
8.1.4.1 Recomendações
a) Diariamente verificar a pressão de ar que
deve ser mantida em aproximadamente 120
psi;
b) O acesso ao painel deve permanecer
desimpedido;
c) Quando for acionada qualquer das válvulas
do painel remoto lembrar que a válvula
mestra de entrada de ar tem que ser
acionada por 5 segundo simultaneamente
com a válvula desejada;
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d) A válvula de entrada de ar deve ser mantida
sistematicamente aberta;
e) Verificar se as pressões indicadas nos
manômetros coincidem com as da unidade.
Se não coincidirem, regular os transmissores
de pressão ou aferir os manômetros. Fig8-4;
f) Manômetro indicando a pressão no
manifold de acionamento dos preventores
na unidade;
g) Manômetro indicando a pressão nas
garrafas da unidade.
8.1.4.2 Componentes
FIGURA 8-5 PAINEL DE ACIONAMENTO
(1) Alavanca acionadora do preventor
anular;
(2) Alavanca acionadora da válvula by-pass;
(3) Válvula mestra de entrada de ar;
(4) Válvula de ajuste da válvula reguladora
da pressão de acionamento do
preventor anular;
(5) Manômetro indicando a pressão de ar;
(6) Manômetro indicando a pressão no
manifold de acionamento dos
preventores na unidade;
(7) Manômetro indicando a pressão nas
garrafas da unidade;
(8) Manômetro indicando a pressão no
manifold de acionamento do preventor
anular;
(9) Placas indicadoras dos BOPs;
(10) ?
(11) Placa indicadoras dos BOP´S;
(12) Alavanca acionadora da válvula by-pass;
(13) Alavanca acionadora da HCR;
(14) Placa indicadora do carretel de
perfuração;
(15) Alavanca acionadora da HCR;
(16) Filtro de ar;
(17) Lubrificador;
(18) Placas da mangueira de ar.
FIGURA 8-4 PAINEL REMOTO DO SONDADOR
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8.2 Sistema de controle de BOP
submarino
É o sistema de monitoramento e acionamento de
todas as funções do BOP a partir de painéis de
controle remotos instalados na cabine do
Sondador e no escritório do Toolpusher. É um
sistema aberto quando projetado para operar
em águas tropicais, não possibilitando o retorno
do fluido hidráulico de acionamento das funções
do BOP para a superfície, utilizando água potável
aditivada com concentrado solúvel e
biodegradável. Com relação ao tipo de
acionamento e monitoramento, pode ser de
controle por piloto hidráulico ou multiplexado.
8.2.1 Controle por piloto hidráulico
Tipo de sistema de controle de BOP submarino,
cujos acionamentos e monitoramentos são
processados e transmitidos por sinal elétrico e
hidráulico com utilização de umbilicais “hose
bundle” para permitir a transmissão de pulsos de
pressão de 1500psi ou 3000psi através de linhas
piloto até as válvulas SPM nos PODs hidráulicos e
destes direcionados para as funções do BOP. O
comando entre o painel de controle remoto e a
caixa de soleinóides na unidade hoidráulica é
efetuado por sinal elétrico. A figura 8-6 abaixo
mostra um sistema tipo piloto hidráulico de
controle do BOP:
FIGURA 8-6 LAYOUT EQUIPAMENTOS CONTROLE DE POÇOS
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3000psi
GAVETA
ANULAR
1500PSI
1500PSI
LINHA/AR
PRESSOSTATO
PNEUMÁTICAS
TRIPLEX
1 2
1 2
SUPERFÍCIE
FUNDO DO MAR
TANQUE DE ÓLEO
SPM
SPM
POD
HOSE
BUNDLE
SELETORA DO POD
PILOTO ANULAR
PILOTO
GAVETA
PILOTO
ACUMULADO
RES FUNDO
REGULADORA
ANULAR
REGULADORA
MANIFOLD
diverter
produção
Apresentação
FIGURA 8-7 SISTEMA DE CONTROLE TIPO PILOTO HIDRAULICO
8.2.2 Princípio de funcionamento
O princípio de funcionamento do sistema de
piloto hidráulico partindo do painel de controle
até a função selecionada pode ser descrito da
seguinte forma:
Ao se acionar a botoeira em um dos painéis de
controle, fecha-se o circuito elétrico que
energiza uma solenóide na caixa de solenoides
da unidade hidráulica, esse solenóide abre uma
válvula que permite a passagem de ar para
acionar o cilindro pneumático que abre a válvula
piloto da função selecionada que comunica com
os acumuladores do sistema piloto (3.000 psi) a
linha piloto que irá abrir a SPM no POD
selecionado, permitindo a comunicação da
pressão regulada com a câmara de acionamento
da função selecionada. A pressão de operação,
(3.000 psi ou 5.000 psi), a depender da UH (HPU)
é reduzida para a pressão regulada desejada.
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FIGURA 8-8 VÁLVULA MANIPULADORA
8.2.3 Válvulas manipuladoras e seletoras
Válvulas localizadas no painel da HPU são do tipo
MANIPULADORAS e válvulas localizadas no
painel dos carreteis são do tipo SELETORAS. A
diferença entre essas válvulas não veremos
externamente, mas os componentes internos
são diferentes. As manipuladoras ventilam as
duas linhas piloto quando na posição “CENTRO”
enquanto as seletoras isolam quando na posição
“CENTRO”.
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FIGURA 8-9 VÁLVULA SELETORA
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FIGURA 8-10 FUNÇÃO TRÊS POSIÇÕES, GAVETA NA POSIÇÃO “OPEN”
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FIGURA 8-11 FUNÇÃO TRÊS POSIÇÕES, GAVETA NA POSIÇÃO “BLOCK”
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FIGURA 8-12 FUNÇÃO TRÊS POSIÇÕES, GAVETA NA POSIÇÃO “CLOSE”
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FIGURA 8-13 SISTEMA DE
PILOTAGEM HIDRAULICO
8.2.4 Controle multiplexado
Tipo de sistema de controle de BOP cujo
processamento é realizado por sistemas
eletrônicos computadorizados e a transmissão
dos sinais digitais de controle e monitoramento
entre a superfície e o BOP submarino é efetuada
através de fibra ótica. No BOP os sinais de
controle e monitoramento são processados nos
módulos eletrônicos submersos, dois em cada
POD (SEM-A e SEM-B), sendo convertidos em
sinais elétricos e hidráulicos, passando pelas SPM
até o acionamento das funções do BOP.
FIGURA 8-14 SPM VALVE
Os painéis de controle remoto do BOP devem
dispor de dispositivo de segurança para prevenir
acionamento acidental de funções do BOP e
devem atender a convenção “Green Mode” do
API 16D conforme abaixo:
As funções que devem permanecer abertas
na condição normal de operação devem ter
a cor verde;
As funções que devem permanecer
fechadas na condição normal de operação
devem ter a cor vermelha;
As funções ventiladas devem ter a cor
âmbar.FIGURA 8-15 SHUTTLE VALVE
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FIGURE 8-1 SISTEMA MULTIPLEXADO DE ACIONAMENTO E CONTROLE DO BOP
8.2.5 Unidade hidráulica do BOP
A unidade hidráulica do BOP (HPU-BOP) tem
como função pressurizar os acumuladores do
sistema de controle do BOP e mantê-los
pressurizados na pressão nominal de trabalho,
na superfície e no fundo do mar, constando do
sistema principal e dos back-ups: acústico e
autoshear ou deadman (EHBS = electro hydraulic
back-up system).
O sistema automático de recuperação da
pressão dos acumuladores deve ser regulado
para ligar as bombas sempre que a pressão cair
10% e desligar quando a pressão atingir o valor
da pressão de trabalho. Para HPU de WP 5000psi,
deve operar na faixa de 4500psi a 5000psi;
A válvula de alívio de pressão deve ser regulada
para abrir quando a pressão dos acumuladores
atingir a faixa de pressão de 5300psi a 5500psi;
O sistema reserva de suprimento de energia
elétrica (UPS) deve ter capacidade para manter o
sistema de controle do BOP energizado por um
período de pelo menos 2h;
As bombas devem ter capacidade para
pressurizar todos os acumuladores até a pressão
de trabalho (5000psi) em até 15 minutos.
8.2.6 Acumuladores
O volume dos acumuladores deve ser
dimensionado atendendo os requisitos do API
16D edição 2004 conforme os seguintes
métodos:
Método A: Aplicado no cálculo de volume de
acumuladores de superfície, considerando a
pré-carga com gás ideal, transformação
isotérmica e pressão de trabalho menor que
5015psia;
Método B: Aplicado no cálculo de volume de
acumuladores de superfície ou
acumuladores de fundo do sistema principal
instalados no BOP, considerando a pré-carga
com gás real, transformação isotérmica e
pressão de trabalho maior que 5015 psia;
Método C: Aplicado no cálculo de volume de
acumuladores de fundo dos sistemas que
requerem descarga rápida para o
acionamento das funções, acumuladores da
autoshear ou deadman (EHBS), sistema
acústico e sistemas dedicados de gavetas
cisalhantes, considerando a pré-carga com
gás real e transformação adiabática.
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A pressão de pré-carga de nitrogênio dos
acumuladores de superfície, deve ser de
aproximadamente 1/3 da pressão de trabalho da
HPU com uma tolerância de +/- 100psi. A pré-
carga dos acumuladores de fundo deve ser
estimada em função da lâmina dágua de
operação e da variação de temperatura entre a
sonda e o fundo do mar. Gradiente de pressão da
água do mar 1,45psi/m.
As figuras seguintes mostram de forma
esquemática os três métodos de
dimensionamento de volume de acumuladores
de sistemas de controle de BOP submarino e um
exemplo de dimensionamento pelo método A:
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8.2.7 Sequência de desconexão de
emergência (EDS)
O sistema de desconexão de emergência do
LMRP deve permitir a atuação do EDS tanto pelo
POD azul como pelo POD amarelo e desconectá-
lo em um tempo máximo de 45 segundos. A
sequência de desconexão do EDS deve ser
completada em um tempo máximo de 90
segundos.
O primeiro passo do EDS deve fechar a gaveta
cisalhante que cortará a coluna, o segundo passo
deve ventilar (função block) todas as funções do
BOP stack para garantir o fechamento de todas
as válvulas “fail safes” da choke line e da kill line,
para isolar o poço antes de deconectar o LMRP.
Antes do acionamento do EDS, deve ser
verificado se a gaveta cega-cisalhante faz parte
da sequência a ser utilizada para a desconexão
do LMRP, para ser armada ou desarmada a
autoshear ou o EHBS. A figura abaixo mostra uma
foto de parte do painel de controle do BOP onde
pode ser vista a botoeira da desconexão de
emrgencia (EDS) e em seguida um relatório de
uma sequência de uma de desconexão do LMRP
de um navio DP, observar que no instante inicial
do EDS a gaveta super-shear foi fechada
(cavidade-2). O passo-1 do EDS é sempre cisalhar
a coluna.
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FIGURA 8-16 PROTEÇÂO BOTEIRA OPERAÇÔES CRITICAS
8.2.8 Back-ups do Sistema de Controle do
BOP
8.2.8.1 Hot-Stab operado com auxílio de ROV
O ROV deve dispor de bomba de alta pressão,
mínimo 3000psi na vazão máxima, com
reservatório de fluido hidráulico de volume
mínimo suficiente para fechar a gaveta cega-
cisalhante durante os testes de fundo do mar e
ter opção de comutação da sucção da bomba
para succionar água do mar para acionar todas
as funções críticas em uma situação de
emergência e dispor de plug compatível com o
sistema “hot-stab” do painel instalado no BOP.
Funções doBOP consideradas críticas e que
devem constar no sistema “hot-stab” para
acionamento com ROV:
Fechar e travar a gaveta cega-cisalhante
(cavidade do topo do stack);
Fechar a gaveta de “hang-off”
(preferencialmente a superior);
Abrir as duas válvulas da kill line
imediatemente abaixo da gaveta de “hang-
off”;
Abrir as duas válvulas da choke line
imediatemente abaixo da gaveta de “hang-
off”;
Acionar as funções necessárias para
desconectar o LMRP;
Destravar o conector da cabeça do poço
(WHC).
A figura abaixo mostra um sistema hot-stab
operado com auxílio de ROV e um sistema
acústico portátil de acionamento de funções
do BOP submarino:
FIGURA 8-17 SISTEME HOT-STAB
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FIGURA 8-18 SISTEMA ACÚSTICO DO BOP E SISTEMA HOT-STAB
COM ROV
8.2.8.2 Acústico de acionamento do BOP
O sistema acústico de acionamento de funções
críticas do BOP deve dispor de pelo menos dois
receptores de fundo do mar instalados em
braços mecânicos acionados remotamente por
sistema hidráulico para retrair e distendê-los.
O sistema de controle submarino do acústico
deve dispor de baterias capaz de manter o
sistema operacional pelo menos por 180 dias
considerando pelo menos 100 acionamentos
nesse período.
Funções do BOP consideradas críticas e que
devem ser acionadas pelo acústico:
Fechar e travar a gaveta cega-cisalhante
(cavidade do topo do stack);
Fechar a gaveta definida para “hang-off”
(preferencialmente a gaveta superior);
Abrir as duas válvulas da kill line
imediatemente abaixo da gaveta de “hang-
off”;
Abrir as duas válvulas da choke line
imediatemente abaixo da gaveta de “hang-
off”;
Acionar as funções necessárias para
desconectar o LMRP.
8.2.8.3 Autoshear
Autoshear é um sistema mecânico e hidráulico
que fecha automaticamente a gaveta cega-
cisalhante após ser desconectado o LMRP. É
considerado como um sistema que demanda
discarga rápida por parte dos acumuladores e
deve dispor de um banco de acumuladores
dedicados e dimensionados pelo método-C (API
16D edição 2004) e ter dispositivo para ser
armado e desarmado “funções: ARM e DISARM”.
8.2.8.4 Deadman
Deadman é um sistema electrohidráulico que
fecha automaticamente a gaveta cega-cisalhante
se faltar simultaneamente pressão hidráulica e
sinal elétrico no BOP STACK pelos dois PODs (Y e
B) amarelo e azul. É considerado como um
sistema que demanda discarga rápida por parte
dos acumuladores e deve dispor de um banco de
acumuladores dedicados e dimensionados pelo
método-C (API 16D edição 2004) e ter dispositivo
para armado e desarmado “funções: ARM e
DISARM. O EHBS é um deadman system.
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FIGURA 8-19 SISTEMA ACUSTICO
a) Acumuladores dos backups:
Os acumuladores dos backups (acústico e
autoshear ou EHBS), são dedicados e devem
ser dimensionados pelo método-C do API
16D versão 2004. Durante as operações
normais de poço os bancos de
acumuladores dos back-ups podem operar
interconectados, desde que exista uma
válvula de bloqueio entre os mesmos para
permitir o isolamento desses bancos com
intervenção de ROV ou por acionamento
remoto pelo sistema de controle do BOP
com objetivo de eliminar o ponto de simples
falha em uma situação de vazamento em um
deles.
Devem ser instalados no BOP STACK e
devem dispor de um sistema de
monitoramento de pressão por ROV ou pelo
sistema de controle do BOP. A figura abaixo
mostra os bancos de acumuladores dos
back-ups do sistema de controle do BOP
submarino de uma sonda DP:
8.2.9 Recomendações gerais
A pressão nominal dos equipamentos do
sistema de controle de poço deve atender a
pressão máxima estimada no BOP calculada
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em função da pressão de poros máxima
prevista para o objetivo mais profundo
considerando o poço cheio de gás com
gradiente de pressão igual a 0,34psi/m;
O arranjo do conjunto BOP para perfuração
sem margem de segurança de riser deve ter
pelos menos 01(uma) gaveta cega-
cisalhante na cavidade número “1” (topo do
stack) e 01(uma) gaveta cega-cisalhante ou
super-cisalhante na cavidade número “2” e
03 (três) gavetas de tubo, dispostas do topo
para a base conforme abaixo:
o BOP anular superior (UA);
o BOP anular inferior (LA);
o Cavidade 1: gaveta cega-cisalhante
(BSR);
o Cavidade 2: gaveta super-
cisalhante (SS) ou cega-cisalhante
(BSR);
o Cavidade 3 (superior): gaveta de
tubo de diâmetro fixo ou variável
(UPR);
o Cavidade 4 (intermediária): gaveta
de tubo de diâmetro fixo ou
variável (MPR);
o Cavidade 5 (inferior): gaveta de
tubo de diâmetro fixo (LPR).
NOTAS SOBRE ARRANJOS DE BOP:
As gavetas variáveis apresentam limitação
de temperatura de trabalho (WP=180 graus
F) podendo ser menor que a temperatura
máxima na coluna de TFR no interior do BOP
durante o período de fluxo;
Quando a sonda operar com compensador
ativo de heave instalado no “guincho”, deve
ser verificado se na desconexão do LMRP a
coluna de perfuração será cisalhada pelas 2
gavetas cisalhantes. Neste caso deverá ser
prevista a redundância de selo para
isolamento do poço em uma situação de
desconexão de emergência do LMRP em
sonda DP;
Os sensores de pressão instalados no BOP
podem ser utilizados para auxiliar no
controle das seguintes operações:
perfuração com retorno de gás, gás de riser,
perda de circulação total;
Deve ser evitado uso de anéis de unitização
dos componentes do bloco do BOP e linhas,
dos tipos: AX, CX ou VX, por apresentarem
baixa resistência ao colapso;
Conforme o API RP 53, este arranjo é
classificado como CLASSE 7 A2-R5 (sete
preventores, sendo dois BOP’s anulares (A)
e cinco BOP’s gavetas (R)).
A gaveta de “hang-off” deve ser a gaveta de
tubo superior. Em sonda DP somente será a
gaveta intermediária se a distância entre o
topo da gaveta superior e a base da gaveta
cisalhante for menor que o comprimento
equivalente a soma dos comprimentos de 2
tooljoints (caixa + pino) + 1 up-set;
NOTA: Não deve ser usada a gaveta inferior como
gaveta de hang-off em operações de controle de
poço e nem para desconexão de emergência do
LMRP.
Com objetivo de conferir maior
confiabilidade ao conjunto BOP durante a
circulação de kicks, a “choke line” deve ser a
linha com conexão imediatamente abaixo da
gaveta de “hang-off”;
O ângulo de inclinação da cabeça do poço
para continuação das operações de
perfuração não deverá ser maior que 1,5
graus;
Conector hidráulico da cabeça do poço
“WHC” deve atender os seguintes
requisitos:
o Haste indicadora das posições travado e
destravado (“lock” e “unlock”);
o Sistema release gasket no anel de
vedação acionado pelo sistema MUX;
o Sistema com POCV para manter as
câmaras de travamento pressurizadas
após uma desconexão de emergência
do LMRP;
o Face interna do anel de vedação deve
ser pintada com faixas em cores
alternadas para facilitar sua visualização
com ROV e ter indicação da face em
contato com a cabeça do poço;
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NOTA: Quando o WHC não dispor de sistema
“release gasket” ou o se mesmo não estiver
operacional, o anel de vedação da cabeça do
poço deve ser descido com auxílio do ROV e
assentado na cabeça do poço, para evitar
manobra do BOP para troca do anel.
o Pelo menos 02 (dois) dias antes da
descida do BOP, deve ser efetuado um
teste de destravamento do mandril do
“test stamp” com apenas um circuito
(primário ou secundário) para
verificação do funcionamento e
identificação de possíveis falhas,
observando os limites de pressão
(inferior e superior) recomendados pelo
fabricante.
Todas as válvulas submarinas devem ser do
tipo “fail safe close” exceto as válvulas
isoladoras que devem ser do tipo “fail safe
open”;
Em baixo de cada BOP anular deve ter uma
linha conectada a choke line (“bleed off
line”), para circulação e retirada de gás
aprisionado no interior do BOP após a
circulação de kicks ou reconexão do LMRP
após desconexão de emergência. Figura
abaixo mostra um conjunto BOP submarino
com todos os componentes identificados.
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9 CAPÍTULO - EQUIPAMENTOS AUXILIARES
9.1 Válvulas de prevenção interna
São denominadas como válvulas de prevenção
interna as válvulas que constituem barreiras de
segurança pelo interior da coluna e por essa
razão todas devem ter a mesma pressão de
trabalho do BOP de gavetas: Inside BOP,
Dropping Check Valve, Válvula de Segurança de
Coluna, Válvulas do Kelly e Válvulas do Top Drive.
Embora a float valve não seja considerada uma
barreira de segurança ela será abordada neste
capítulo como uma válvula de prevenção interna
pois com certeza essa válvula na pior das
hipóteses minimizará a entrada de gás para o
interior da coluna em um kick principalmente se
este for causado por pistoneio mecânico.
9.1.1 Inside BOP
O inside BOP constitui-se em um componente da
coluna (SUB) com uma válvula de Retenção
(check valve) em seu interior quando instalado
na coluna de drill pipes permitindo fluxo apenas
no sentido da superfície para o poço. Tem como
função auxiliar na realização das operações de
stripping e deve permanecer no piso de
perfuração na posição aberto e travado e pronto
para a instalação.
O inside BOP deve ser instalado sobre a válvula
de segurança de coluna (VSC) para a realização
do stripping e neste caso não esquecer de abrir a
VSC. Veja a figura abaixo.
FIGURA 9-1 INSIDE BOP
O inside BOP não deve ser utilizado para o
fechamento do interior de coluna de drill pipes
quando no fechamento de um poço em
manobras por apresentar restrição ao fluxo
mesmo estando aberto o que torna sua
instalação muito difícil quando existe fluxo pelo
interior da coluna. Lembre-se que um kick em
manobra é causado ou por falta de ataque ao
poço ou por pistoneio mecânico e neste último
caso o kick gera um fluxo pelo interior da coluna.
9.1.2 Válvula de segurança de coluna de
perfuração
A válvula de segurança de coluna é uma válvula
esférica operada com auxílio de uma chave alen
e funciona totalmente fechada ou totalmente
aberta é similar as válvulas inferiores do Kelly e
do Top Drive. No API é denominada Drill Pipe
Safety Valve (DPSV) na sonda é conhecida
também como TIW sigla do fabricante (Texas
Iron Work) ou Full Opening Safety Valve (FOSV) e
tem como função fechar o interior da coluna de
drill pipes quando por ocasião do fechamento de
um poço em manobras e deve permanecer no
piso de perfuração em posição aberta e pronta
para a instalação conforme mostrada na figura
abaixo.
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FIGURA 9-2 VÁLVULA DE SEGURANÇA DE COLUNA (VSC,
DPSV, FOSV OU TIW)
9.1.3 Válvulas do Kelly e do Top Drive
As válvulas tanto do Kelly como do top drive têm
como função proteger os equipamentos de baixa
pressão do sistema de circulação da sonda e em
condições normais operam sempre abertas e no
caso do top drive a válvula superior é de
acionamento remoto denominada de I-BOP
(Internal BOP). Tanto no sistema de Kelly como
com Top Drive, deve-se prevê uma situação em
que a pressão pelo interior da coluna venha
atingir a pressão de trabalho dos equipamentos
de circulação da sonda e neste caso a circulação
somente poderá ser feita com a unidade de
cimentação.
FIGURA 9-3 I-BOP
9.1.4 Dropp-in Check Valve
A dropp-in check é um tipo de inside BOP
constituída de uma válvula de retenção instalada
internamente em um substituto de espera da
coluna de drill pipes instalado no topo do BHA
denominado “dripp-in sub”, permitindo fluxo
somente no sentido de cima para baixo, tendo
como função auxiliar nas operações de stripp-in.
Ao contrário do inside BOP que faz a retenção na
parte superior da coluna e por isso
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impossibilitando qualquer operação a cabo pelo
interior da coluna, a dropping check valve cria a
retenção no topo do BHA deixando o interior da
coluna livre para essas operações.
A dropping check valve somente cria a retenção
após o lançamento de um “dart” a partir da
superfície para se alojar no dropping sub
previamente instalado na coluna no topo do BHA
e acima de bumper ou jar se existirem. Após a
realização da operação de stripping a retenção
poderá ser desfeita com auxílio de arame sem
que seja preciso manobrar a coluna para a
retirada do “dart” bastando para isso descer a
ferramenta de pescaria do dart com arame
conforme mostrado na figura da sequência de
operações. A dropping check valve como válvula
de prevenção interna fica limitada ao uso em
poços verticais não sendo possível sua instalação
no topo do BHA em poços direcionais. O uso da
dropping check valve instalada no topo de
barriletes de testemunhagem em campos de gás
previni o retorno de gás pelo interior da coluna
durante a manobra de retirada.
FIGURA 9-4 SEQUÊNCIA DE OPERAÇÕES COM A DROPPING
CHECK VALVE NA INSTALAÇÃO E PESCARIA DO DART
9.1.5 Float Valve
A float valve não é considerada uma barreira de
segurança porque não tem confiabilidade em
virtude do seu uso contínuo em fluxo o que a
torna susceptível ao desgaste e em contrapartida
apresenta a impossibilidade de ser submetida a
teste de pressão quando em poço aberto.
Mesmo com essas restrições a float valve
embora desgastada cria restrição ao fluxo de gás
pelo interior da coluna quando com o poço em
kick.
O uso de float valve na perfuração das fases de
grandes diâmetros impede o retorno de fluido do
anular para o interior da coluna nas conexões
evitando entupimento dos jatos da broca por
cascalhos e nas fases dos objetivos do poço
protege contra sólidos os equipamentos de
perfilagem de coluna. Existem dois tipos de float
valves: tipo flaper e tipo pistão que podem ser
vazadas “port” ou cegas “no port”. Na fase dos
objetivos a float valve deve ser vazada para
permitir o monitoramento de pressão pelo
interior da coluna duranteas operações de
controle de poço.
FIGURA 9-5 FLOAT VALVE
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9.1.6 Drilling Stand e Kill Assembly
São arranjos de válvulas usados na perfuração de
poços HPHT em virtude da alta incidência de
kicks e prisão por diferencial de pressão neste
tipo de poço.
Os intervalos dos objetivos devem ser perfurados
com a drilling standard, sempre instalada no
topo da coluna funcionando como um falso kelly.
E a kill assembly será usada em uma situação de
kick e prisão da coluna caso a pressão pelo
interior da coluna apresente risco de atingir a
pressão de trabalho do sistema de circulação da
sonda. Abaixo a figura mostrando uma drilling
standard e uma kill assembly.
9.2 Separador atmosférico
9.2.1 Definição
São separadores bifásicos abertos para a
atmosfera projetados para processar a
separação da mistura das fases: “gás livre e
líquido” efluentes do poço, via “choke manifold”
ou via “diverter”. São denominados em inglês
como “poor boy degasser” podem ser verticais
ou horizontais. Na figura abaixo fotos de
separadores atmosféricos de sonda flutuante.
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9.2.2 Princípio de funcionamento
As placas defletoras de entrada são placas
perpendiculares ao fluxo de entrada que
causam mudanças bruscas de direção no
fluxo de entrada efluente do poço em kick,
baseando-se na lei da inércia, para
pulverizar a mistura no interior do corpo do
separador;
A mistura pulverizada no interior do corpo
do separador propicia a separação das
bolhas de gás e das gotas de líquido pela
ação da gravidade durante a queda dessa
mistura entre a entrada do separador e o
nível do selo hidráulico. Por essa razão deve
ser estimado um tempo de residência não
inferior a 1,0 minuto para se processar a
separação considerando uma velocidade de
queda da fase líquida não superior a 8,4
pés/minuto;
O selo hidráulico na parte inferior do
separador deve prover o isolamento entre o
interior do separador e o tanque das
peneiras, criando uma pressão hidrostática
não inferior as pressões de fricção
desenvolvidas pela vazão de gás ao longo da
linha de ventilação principal do separador
que deve se prolongar até 4,0m acima do
bloco de coroamento em sondas marítimas
e em sondas de terra pode-se encontrar a
linha de ventilação principal fixada no
mastro da sonda com extremidade acima do
bloco de coroamento ou fixada no chão
direcionada para o queimador.
9.2.3 Requisitos do Separador Atmosférico
O separador atmosférico do choke manifold
pode ser compartilhado para processar a
mistura bifásica de gás livre e líquido
efluente do poço via “diverter”, desde que
tenha sido dimensionado para essa situação;
O separador atmosférico deve ter
dimensões (diâmetro, distância da entrada
ao nível do selo hidráulico, linha de
ventilação e tubo em “U” ou “dip tube”)
capaz de processar a máxima vazão da
mistura de gás e líquido estimada para kicks
de gás de volume mínimo de 30bbl no
modelo da bolha única na profundidade
vertical que maximize a vazão de gás na
entrada do separador e em fluido base água,
circulado com vazão reduzida de 150gpm,
operando na capacidade máxima de lâmina
d’água da sonda no caso de sonda de
perfuração marítima;
O separador deve ter capacidade para
processar a separação da mistura bifásica de
gás livre e líquido com massa específica de 7
lb/gal na vazão de 10 MMSCF/D (dez
milhões de pés cúbicos de gás por dia) e
fluido do selo hidráulico com massa
específica de 5 lb/gal (API SPEC 12J);
O separador atmosférico deve dispor de
sistema de medição de pressão que permita
o monitoramento simultâneo da condição
de fluxo do tubo “U” ou “dip tube” (0-50psi)
e monitoramento do selo hidráulico (0-
15psi) a partir da cabine do Sondador e ter
alarme de perda do selo hidráulico;
Deve ter válvula de dreno para limpeza e
desobstrução do separador instalada na
base do tubo em “U” ou do “dip tube”,
descarregando para o sistema de fluidos;
Deve ter linha de ventilação secundária a
jusante do tubo “U” ou “dip tube” com
extremidade 3,0m acima do topo do
separador, para eliminar o efeito sifão que
atua sobre o selo hidráulico devido as perdas
de cargas na linha de descarga no trecho
entre o separador e o tanque das peneiras
ou “Gumble Box”;
Deve ter pressão de trabalho para suportar
uma pressão equivalente a pressão
hidrostática de uma coluna de fluido de
perfuração de altura igual a distância do
separador a extremidade da linha de
ventilação principal, com o maior peso
específico permitido pela sonda conforme
estudo de análise de esforços no riser “riser
analysis” ou fluido de densidade 2,2
aproximadamente 18 lb/gal conforme a
norma NORSOK D-010;
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NOTA: Não é recomendada a utilização de
dispositivos de alívio de pressão em
separadores atmosféricos, com pressão de
alívio menor que a pressão hidrostática
máxima que poderá ser gerada no interior
da linha de ventilação principal.
Recomenda-se ter na parte superior uma
conexão de uma linha com origem no
tanque de mistura para limpeza e
desobstrução do tubo “U” ou “dip tube” e
para permitir recirculação de fluido de
perfuração retornado do poço com grande
quantidade de gás livre;
Deve ter portas de visitas na parte superior
para permitir inspeção da placa defletora de
entrada e na parte inferior para permitir
limpeza e desobstrução da base;
Podem ser do tipo vertical ou horizontal e
embora o tipo horizontal tenha uma
superfície maior de contato gás-liquido e
sentidos ortogonais dos fluxos de gás e de
líquido que contribuem para melhorar a
eficiência da vazão de processo o tipo
vertical é o mais usado em sonda de
perfuração por questão de lay-out e
simplicidade funcional.
Na figura abaixo o desenho esquemático do
sistema de separador atmosférico e
desgaseificador de sonda de perfuração
marítima com as linhas de ventilação:
FIGURA 9-6 ESQUEMA SEPARAÇÂO DO GAS
9.2.4 Exemplo de dimensionamento da altura
do selo hidráulico
9.2.4.1 Cálculo das perdas de carga na linha
de ventilação principal
Le (comprimento da linha de ventilação
principal) = 200 pés;
Qg (Vazão de gás) = 7,25 MMSCF/D =
7.250.000 scf/d;
DN (diâmetro nominal da linha) = 8 pol;
ID (diâmetro interno da linha) = 7,25 pol;
𝐏𝐟 =
𝟓. 𝟏𝟎−𝟏𝟐. 𝐋𝐞. 𝐐𝐠
𝟐
𝐃𝟓
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𝐏𝐟 =
𝟓. 𝟏𝟎−𝟏𝟐. 𝟐𝟎𝟎. 𝟕𝟐𝟓𝟎𝟎𝟎𝟎𝟐
𝟕, 𝟐𝟓𝟓
𝐏𝐟 = 𝟐, 𝟔𝟐 𝐩𝐬𝐢
9.2.4.2) Cálculo da altura mínima do selo
hidráulico para essa vazão
Massa específica do fluido do tubo em “U”
= 5 lb/gal (API SPEC 12J)
𝐇𝟐 =
𝐏𝐟
𝟎, 𝟏𝟕. 𝛒𝐚𝐪
𝐇𝟐 =
𝟐, 𝟔𝟐
𝟎, 𝟏𝟕. 𝟓, 𝟎
𝐇𝟐 = 𝟑, 𝟎𝟖 𝐦
9.3 Trip tank
É um tanque de pequeno volume que pode
receber retorno de fluido do poço via choke
manifold (downstream) para permitirmedição
de volumes de fluidos e monitoramento do poço
via choke line com o BOP fechado ou pela flow
line em situação de poço aberto.
Deve ter precisão para medir variação de
volume de meio barril;
Deve permitir monitoramento remoto na
cabine do sondador;
Deve dispor de régua com escala de precisão
para medir variação de volume de 1/2 barril,
posicionada no deck de perfuração em local
visível ao sondador;
Deve dispor de válvula de retenção ou
válvula de acionamento remoto na linha de
abastecimento do poço, posicionada
próxima ao “diverter” em sonda flutuante;
Deve dispor de sensores de gás combustível
(CH4) e gás sulfídrico (H2S) em sonda
flutuante;
Linha de abastecimento deve ter
extremidade mergulhada e posicionada a
0,50m do fundo para evitar formação de
espuma;
Volume suficiente para manobra de pelo
menos 50 seções de dril pipes;
Deve ter sistema de alarme de tanque vazio
instalado na cabine do sondador;
A linha de dreno e limpeza deve ser
conectada ao sistema de fluidos.
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9.4 Desgaseificador a Vácuo
Funciona com pressão negativa (vácuo
parcial) na faixa de 5psi a 10psi negativos
equivalentes a faixa de: -10inHg a -20inHg
(inHg = polegadas de mercúrio) baseando-se
na lei da solubilidade dos gases para
extração das pequenas bolhas de gás
trapeadas nas forças géis do fluido de
perfuração. O vácuo parcial no interior do
desgaseificador pode ser gerado por efeito
venturi ou por conjunto moto-bomba de
vácuo;
Deve ser instalado após o tanque das
peneiras com a sucção no segundo tanque
decantador e descarregando no terceiro
tanque decantador;
NOTA: Para permitir o reprocessamento do
fluido de perfução e em consequência melhorar
a eficiência na extração do gás trapeado,
recomenda-se a instalação com a sucção no
segundo tanque decantador e a descarga para o
primeiro tanque decantador.
Deve ter vazão de processo de pelo menos
1000gpm, ter manômetro para medida da
perda de carga localizada no ejetor,
vacuômetro para medida do vácuo parcial
do interior do tanque de processo e sistema
de controle do nível de líquido no interior do
desgaseificador. Na figura abaixo, os dois
tipos de desgaseificadores a vácuo em
função da geração do vácuo: (a) por bomba
de vácuo e (b) por efeito venturi.
9.5 Stripping tank (tanque de
stripping)
É um tanque de pequeno volume utilizado em
sonda flutuante que recebe retorno de fluido do
poço via choke manifold (downstream), utilizado
para medir volumes de fluido drenado do poço
durante operação de stripping e deve atender os
seguintes requisitos:
Precisão para medir variação de volume de
¼ de barril;
Permitir monitoramento remoto na cabine
do sondador;
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Dispor de sensores de gás combustível (CH4)
e gás sulfídrico (H2S);
A linha de abastecimento deve ter
extremidade mergulhada e posicionada
próxima ao fundo para evitar formação de
espuma;
Volume mínimo de 8bbl;
A linha de limpeza e de dreno deve ter
retorno direto para o sistema de fluidos.
OBSERVAÇÃO: O tanque de stripping não requer
grande volume porque não há necessidade de
acumular os volumes de fluidos drenados do
poço.
9.6 Tanques de lama
São importantes para se manter o volume
necessário de fluido de perfuração na superfície,
permitindo o correto desempenho do sistema de
circulação.
Mesmo em perfurações rasas o número de
tanques não deve ser inferior a dois. O número
de tanques vai depender da perfuração a ser
realizada que também depende da capacidade
da sonda. Quando se tem perfuração mais
profunda, cuja lama no retorno tem temperatura
elevada, a tancagem é importante para o
resfriamento da mesma e assim, preservar os
sobressalentes das bombas de lama.
9.6.1 Tanque de sucção
A este tanque estão conectadas as bombas de
lama. Para o correto funcionamento das
mesmas, o fluido de perfuração, neste tanque,
deve ter uma temperatura adequada e um teor
de sólido dentro de um range aceitável o que
requer que os extratores de sólidos estejam
funcionando corretamente.
No caso de um controle de kick, a lama a ser
succionada pelas bombas deve está isenta de
contaminação com gás o que vai facilitar o
controle. Torna-se necessário, portanto, que os
desgaseificadores estejam funcionando
corretamente. Como o separador atmosférico
vertical não retira o gás em solução, a lama, para
chegar ao tanque de sução, deve passar por um
desgaseificador a vácuo. Algumas unidades
utilizam apenas o desgaseificador centrífugo
rotativo, mas vale lembrar que este é apenas um
desgaseificador atmosférico.
9.6.2 Tanque de retorno
É o tanque no qual estão posicionadas as
peneiras de lama. Neste tanque é posicionado o
detector de gás e no caso de um kick a lama que
chega a este tanque deve já está praticamente
isenta de gás livre. O fluido de perfuração que
chega no tanque da peneira, proveniente do
choke manifold, deve ter passado pelo separador
atmosférico vertical.
9.6.3 Equipamentos de mistura
Quando se usa material pesado na lama, existe a
conveniência de evitar sua breve decantação no
fundo dos tanques, pois parando a circulação, a
tendência do material pesado é decantar em
parte ou todo. Para se evitar isto deve-se ligar os
misturadores que podem ser agitadores e
pistolas. Servem para homogeneizar a lama nos
tanques e assim assegura a uniformidade da
massa específica do fluido a ser injetado.
O funil de mistura é ligado a um compartimento
do tanque de sucção, nominado tanque de
mistura, utilizado quando se adiciona aditivo ao
fluido de perfuração, é o caso da adição de
baritina, quando em controle de kick, para
aumentar a massa específica do fluido de
perfuração.
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9.7 Sistema de tratamento dos fluidos
A fase de tratamento ou de condicionamento do
fluido de perfuração consiste na eliminação de
sólidos ou de gás que se incorporam a ele
durante a perfuração e, quando necessário, na
adição de produtos químicos para ajustes de
suas propriedades.
FIGURA 9-7 ETAPAS TRATAMENTO DE FLUIDOS
O primeiro equipamento é a peneira vibratória,
cuja função é separar do fluido de perfuração os
sólidos mais grosseiros, tais como cascalhos e
grãos maiores que a areia. Em seguida, o fluido
passa por um conjunto de dois a quatro
hidrociclones, conhecidos como desareiadores,
que são responsáveis pela retirada da areia do
fluido.
Saindo do desareiador, o fluido passa pelo
dessiltador, um conjunto de hidrociclones, cuja
função descartar partículas de dimensões
equivalentes ao silte. O equipamento seguinte, o
mud cleanner, nada mais é que um dessiltador
com uma peneira que permite recuperar
partículas.
Parte desse material é descartado e parte
retorna ao fluido, reduzindo os gastos com
aditivos. Algumas sondas utilizam ainda uma
centrífuga, que retira partículas ainda menores
que não tenham sido descartadas pelos
hidrociclones.
Um equipamento sempre presente na sonda é o
desgaseificador, que elimina o gás do fluido de
perfuração.Durante a perfuração de uma
formação com gás, ou quando da ocorrência de
um influxo de gás, contido na formação para
dentro do poço, as partículas de gás se
incorporam ao fluido de perfuração e a sua
recirculação no poço é perigosa.
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10 CAPÍTULO - INSTRUMENTAÇÃO DE DETECÇÃO DE KICK
Os instrumentos de detecção de kick são
projetados para medir os indícios primários de
kicks: aumento da vazão de retorno e aumento
de volume no tanque ativo.
10.1 Medidor da variação da vazão de
retorno (Mud Flow Fill Sensor)
Usa um sensor tipo flapper instalado na flow line
e o princípio de funcionamento é baseado no
percentual da seção transversal molhada da flow
line em função do ângulo formado com a vertical.
FIGURA 10-1 MEDIDOR VARIAÇÂO DE RETORNO
10.2 Medidor de Volume e Totalizador
(MVT = Mud Volume Totalizer)
Com sistema de boias ou sensores sônicos
instalados em todos os tanques mede o volume
dos tanques e a variação de volume em função
do nível de fluido dos tanques.
Periodicamente conforme os procedimentos de
teste deste manual são calibrados para detectar
os indícios primários de “kick” nas seguintes
situações: aumento de até 20% na vazão de
retorno e ganho de até 10bbl no tanque ativo.
O sistema de detecção de “kick” de sondas
flutuantes deve medir o ganho ou perda de
volume no tanque ativo baseado na média de
pelo menos 2 (dois) sensores para conferir
melhor confiabilidade ao sistema de detecção.
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A capacidade do tanque ativo não deve ser maior
que 60 bbl/pé = 2 bbl/cm para operação em
poços convencionais e nem maior que 30bbl/pé
= 1 bbl/cm para operação em poço HPHT para
conferir sensibilidade ao sistema nas medidas
dos parâmetros. Quando operando com pelo
menos 02 (dois) sensores acústicos por tanque
ativo, desde que aprovado por teste, a
capacidade do tanque ativo pode ser maior que
60bbl/pé = 2 bbl/cm.
10.3 Sistema EKD de detecção de kick
O sistema EKD (earlier kick detection) funciona
com flowmeter eletromagnético ou coriolis
instalado na parte vertical do by-pass da flow line
para operar com fluido a base de água ou
flowmeter coriolis para operar com fluido base
água ou base óleo. O EKD mede a vazão de
retorno e em uma situação de aumento na vazão
de retorno o EKD integra a curva de vazão em
função do tempo e calcula o volume ganho a
cada instante. A figura abaixo mostra o desenho
esquemático e uma foto de uma instalação de
um sistema EKD.
Na figura abaixo flowmeters dos tipos
eletromagnético e coriolis.
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Na figura abaixo está mostrado o resultado de
um teste de sistema de detecção de kick
comparando o EKD com o sistema da sonda.
Observar que com 25s o EKD detectou o
aumento de vazão de retorno e calculou o ganho
de volume em função do tempo igual a 5bbl,
enquanto o sistema da sonda detectou o ganho
somente 135s depois do início da transferência
do trip tank para o sistema ativo quando o ganho
já estava em 27bbl.
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11 CAPÍTULO - SISTEMA DIVERTER
Enquanto um sistema BOP tem como filosofia
operacional permitir que as operações de
controle do poço sejam realizadas com o poço
fechado e pressurizado, um sistema Diverter tem
como filosofia operacional permitir que as
operações sejam feitas com o poço aberto ou o
RISER, ventilados para a atmosfera.
Especialmente no caso de BOP Submarino o
diverter é utilizado apenas para circulação de gás
de riser.
11.1 Função do Diverter
A função de um diverter é prover a sonda de um
sistema de controle de baixa pressão e alta vazão
para com objetivo de impedir que fluidos
efluentes do poço ou do riser cheguem ao piso
de perfuração, direcionando esses fluidos para
um local seguro e a favor dos ventos para fora da
embarcação ou da locação em sondas de
perfuração terrestres, garantindo a integridade
física das pessoas e dos equipamentos.
Conforme o API RP 64 um local seguro deve estar
fora da embarcação ou da locação e a jusante
dos ventos com relação ao poço.
Um sistema diverter não é projetado para fechar
o poço ou conter o fluxo do mesmo. A pressão
máxima de operação do sistema diverter em
sondas de terra e em plataformas fixas ou
apoiadas no fundo do mar é definida pela
pressão de fratura das formações, enquanto que
em plataforma flutuante a pressão máxima de
operação é definida pela pressão de trabalho dos
packers da junta telescópica.
O procedimento de teste de um sistema diverter
deve constar das seguintes etapas:
Teste de funcionamento, e neste caso, deve-
se observar o funcionamento das válvulas
“in-loco”;
Teste de circulação com água pelas linhas.
No caso de diverter de flutuante essa
circulação deve ser efetuada pela “booster
line”;
O API RP 64 define o teste de estanqueidade
limitado a 200psi.
O método de controle de kick com diverter é o
amortecimento dinâmico “dynamic Kill”. Este
procedimento de controle consiste na circulação
direta da kill mud com vazão máxima,
preferencialmente duas bombas em paralelo,
para completar o poço no menor tempo possível.
11.2 Diverter em Jack-ups, Plataformas
Fixas e/ou Sondas Terrestres
Nesses tipos de sondas de perfuração, o sistema
diverter é utilizado para perfuração da fase inicial
de poços em áreas com possibilidade de
existência de gás raso ou água pressurizada. Nas
plataformas de perfuração marítimas devem
existir duas linhas de ventilação com diâmetros
mínimos de 12 polegadas posicionadas de forma
a divergir o gás no sentido do vento para fora da
embarcação.
Em sonda de perfuração terrestre o diverter
necessita apenas de uma linha de ventilação com
diâmetro mínimo de 6 polegadas direcionada
para a área do queimador e deve ter
extremidade livre e dentro de uma área de
contenção dos fluidos efluentes do poço em uma
situação de controle do poço. Como boa prática
da indústria a área do anular do poço não deve
ser maior que a área da seção transversal da
linha de ventilação do diverter.
A taxa de falha de sistema diverter em operações
de controle de poço em situação de gás raso,
historicamente é muito alta, implicando na baixa
confiabilidade desses sistemas para essa
aplicação. Em virtude dessa baixa confiabilidade
deixou de ser utilizado em unidades flutuantes
para controle de poço em situação de gás raso,
sendo substituído pela perfuração de poços de
pesquisa (poços pilotos) auxiliado por estudo de
sísmica rasa. Se na interpretação da sísmica rasa
não for constadada a presença de estruturas
capazes de formar reservatórios rasos, pode-se
iniciar o poço sem a necessidade de perfurar
poço piloto.
Em função da baixa confiabilidade, devem ser
tomadas as seguintes medidas preventivas,
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quando na perfuração de zonas de gás raso com
Jack-ups:
Estudo prévio de análise de risco;
Treinamento das equipes no procedimento
de controle e amortecimento do poço em
caso de kick;
Kill mud com peso igual a pelo menos 1,0
ppg acima do fluido de perfuração utilizado,
mas limitado ao valor da pressão de fratura
da formação mais frágil exposta abaixo da
sapata do revestimento de superfície;
Volume mínimo de kill mud deve ser pelo
menos uma vez e meia o volume final do
poço;
Procedimento em plataformas marítimas,
fixa e/ou jack-ups, em caso de kick a
plataforma deverá ser evacuada;
Teste de funcionamento de todas as funções
e circulação com água antes de iniciar a
perfuração do poço. O funcionamento das
válvulas deve ser observado “in loco”;
11.3 Diverter em Flutuantes
Em unidades flutuantes o sistema diverter é
utilizado somente para circulação de gás de riser
com a “booster line”. Se a sonda não tiver
“booster line” a circulação deve ser feita por uma
linha que permita circulação no sentido de
bombeio para o poço, kill line ou choke line,
através da conexão mais superior dessa linha
com o conjunto BOP.
Gás de riser pode ser proveniente das seguintes
situações:
Vazamento no BOP durante a circulação de
um kick;
Abertura do BOP após a circulação de um
kick sem que antes seja aplicado o
procedimento de retirada do gás trapeado
no BOP;
Em águas profundas quando operando com
fluido sintético cujo ponto de bolha esteja
acima do BOP;
Na perda do controle do poço “blowout”.
Neste caso o diverter deve permanecer
fechado mesmo após a desconexão do
LMRP com objetivo de evitar que os gases
que tenham entrado no interior do riser
cheguem ao deck de perfuração, mas não
deve ser alinhado para o separador
atmosférico devido ao risco de explosão;
Gás residual embaixo de “tubing hanger” em
uma operação de reentrada de poço e
desassentamento do TH caso não tenha sido
aplicado o procedimento de retirada do gás;
Reentrada de poço após o corte do tampão
de superfície.
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Em unidades flutuantes, como procedimento,
sempre que o BOP for fechado o RISER deve ser
alinhado para o tanque de manobras (trip tank),
para monitoramento do volume de fluido do seu
interior e isolamento do poço pelo BOP.
11.4 Partes Principais do Diverter
Os componentes principais de um sistema
diverter são:
Elemento Anular;
Linhas de ventilação;
Válvulas das linhas de ventilação, flowline e
trip tank;
Sistema de controle.
11.4.1 Elemento anular
O elemento anular é o componente do diverter
que tem como função principal, impedir que o
gás proveniente do poço ou do riser, atinja o
deck de perfuração.
O diverter com o elemento de vedação tipo
anular é projetado para fechar e vedar sobre
qualquer diâmetro e forma de tubos que estejam
no seu interior, inclusive o kelly. O elemento de
vedação tipo anular deve ter um diâmetro
interno suficiente que permita a passagem de
equipamentos requeridos para todas as
operações no poço, por exemplo: dril pipes,
revestimentos de 9 5/8” OD e 13 3/8” OD, Riser
de Completação, etc. O diverter
com elemento de vedação tipo introduzido
utiliza unidades vedadoras ou selantes (insert
packer) que são projetadas para fechar e vedar
contra vários diâmetros de tubos (drill collars,
drill pipes, revestimentos 9 5/8” e 13 3/8”, riser
de completação, etc.). A função hidráulica
(lockdown dogs) tem como função prender o
insert packer. O diâmetro do insert packer
instalado deve ser compatível com os diâmetros
dos tubos a serem utilizados nas diversas
operações. O modelo KFDS do fabricante Vetco,
utiliza insert packers de ID=10” para diâmetros
de tubos até 8” e ID=15” para diâmetros de tubos
até 13 3/8”. Este tipo de elemento de vedação é
facilmente substituível.
11.4.2 Válvulas do sistema Diverter
As válvulas utilizadas nas linhas de ventilação ou
nas linhas de fluxo do diverter para as peneiras
devem ser de abertura plena, tendo pelo menos
abertura igual ao diâmetro interno das linhas nas
quais serão instaladas e serem capazes de abrir
antecipadamente ao fechamento do elemento
anular quando submetidas a pressão de trabalho
do sistema.
A figura seguinte mostra uma válvula seletora
das linhas de ventilação, com a instalação de um
separador horizontal atmosférico bifásico. A
existência de um separador atmosférico bifásico
na linha de ventilação possibilita a circulação
direta de gás do riser com a booster line sem
descarte de fluido para o mar, com vantagem
econômica e sem danos ao meio ambiente. Após
a separação nas fases líquida e gasosa, pelo
separador, o líquido com microbolhas de gás e
gás em solução e direcionado para o tanque das
peneiras onde será processado pelo
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desgaseificador a vácuo, enquanto o gás é
direcionado para a linha de ventilação principal.
11.4.3 Linhas de ventilação do Diverter
As linhas de ventilação devem ser
preferencialmente ausentes de curvas e
possuírem diâmetro que permita liberdade de
fluxo interno possibilitando a redução das perdas
de carga e das velocidades de fluxo ao longo das
mesmas e como consequência minimizando os
efeitos da erosão e das contrapressões sobre o
sistema “diverter – riser”. As mudanças de
direção devem ter raio em curvatura de pelo
menos 20 (vinte) vezes o diâmetro interno ID da
linha conforme o API RP 64.
A figura abaixo mostra um sistema de linha de
ventilação de diverter com um separador
atmosférico bifásico instalado. Neste sistema a
circulação de gás de riser pode ser feita com
circulação contínua de todo o volume do riser
sem descarte de fluido de perfuração ou de
completação para o mar, além da vantagem
econômica a operação será realizada sem causar
dano ao meio ambiente e sem o risco de
incêndios por criação de atmosfera explosiva na
área da flowline e tanque das peneiras.
FIGURA 11-1 SISTEMA DE LINHAS DE VENTILAÇÃO DE DIVERTER COM SEPARADOR ATMOSFÉRICO
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11.4.4 Sistema de controle do Diverter
O sistema de controle do diverter é usualmente
hidráulico ou pneumático, ou uma combinação
de ambos os tipos, que podem ser controlados
eletricamente e capazes de operar o sistema
diverter por duas ou mais unidades de controle.
O sistema de controle do diverter pode ser auto-
suficiente ou pode ser uma parte do sistema de
controle do BOP. A sequência de acionamento
deve ser projetada para não permitir o
fechamento do sistema, deixando-o sempre
ventilado. Ver o circuito hidráulico da figura
abaixo.
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11.5 Tempo de Resposta do Diverter
O tempo de fechamento do sistema diverter
deve ser capaz de atuar as válvulas da linha de
ventilação e da linha fluxo, quando necessário, e
fechar o elemento do anular packing no tubo em
uso dentro de 30 (trinta) segundos de atuação se
o elemento tiver um diâmetro nominal de 20
(vinte) polegadas ou menos. Para um elemento
de 20 (vinte) polegadas ou mais de diâmetro
nominal, o sistema de controle do diverter deve
ser capaz de atuar as válvulas das linhas de
ventilação e da linha de fluxo, quando
necessário, e fechar no tubo em uso dentro de
45 (quarenta e cinco) segundos. As condições do
poço podem exigir um tempo de fechamento
mais rápido que o recomendado. Esta
possibilidade deve ser considerada durante o
projeto ou seleção de um novo sistema de
fechamento do diverter.
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12 CAPÍTULO - TESTE DOS EQUIPAMENTOS DO SISTEMA BOP
12.1 Procedimentos gerais de testes de
BOP submarino
12.1.1 Frequência dos testes
Os equipamentos do Sistema de Controle de
Poço devem ser submetidos periodicamente a
testes de funcionamento e a testes de pressão
nas situações abaixo:
Na superfície antes da descida do BOP;
Na instalação do BOP;
Antes de iniciar uma nova fase do poço;
Antes de teste de formação de poço
exploratório;
Após manutenção do sistema BOP;
A cada 21 dias, conforme o API STD 53, se
não ocorrer nenhuma das situações acima.
NOTAS:
A autoshear e o deadman (EHBS) devem ser
submetidos a testes funcionais por ocasião
dos testes de superfície do BOP;
A gaveta cega-cisalhante, além dos testes de
superfície e testes de instalação, pode ser
testada somente antes do início de cada
nova fase do poço, a critério do cliente;
Embora o API STD 53 recomende o teste de
funcionamento do sistema de controle do
BOP a cada 7 (sete) dias, algumas
Companhias Operadoras não adotam essa
diretriz.
12.1.2 Pressões de teste
Os equipamentos do sistema de controle de
poço devem ser submetidos a testes de baixa
pressão e de alta pressão, exatamente nesta
ordem, na freqüência definida pelo API STD 53 e
a pressão deve ser aplicada no sentido útil de
bloqueio do preventor.
12.1.2.1 Teste de baixa pressão
O teste de baixa pressão tem como finalidade
verificar o funcionamento dos elastômeros e o
valor dessa pressão deve ficar na faixa de 250 psi
a 350 psi com tempo de observação de 5
minutos, não sendo recomendado retornar a
essa faixa quando a pressão ultrapassar o valor
de 500 psi, devendo nessa situação, a pressão ser
drenada até 0 psi (zero psi) e ser reiniciada uma
nova pressurização.
12.1.2.2 Teste de alta pressão
O teste de alta pressão tem como finalidade
testar a estanqueidade dos equipamentos para
garantir o fechamento e o isolamento do poço na
situação de máxima pressão esperada no BOP e
deve ter tempo de observação de 5 minutos.
NOTAS:
Os testes de pressão devem ser aplicados
conforme o sentido útil de bloqueio de cada
componente e devem ser registrados em
carta de pressão;
O teste de pressão do BOP anular deve ser
limitado a 70% da sua pressão nominal.
Situações em que a pressão de teste do BOP
anular precise ser testada com 100% da
pressão nominal deve ser submetida a
estudo de gestão de mudança;
O BOP anular deve ser testado com a coluna
de menor diâmetro prevista para ser usada
no poço. A pressão de acionamento deve ser
compatível com o diâmetro da coluna em
teste conforme recomendação do
fabricante;
As gavetas de tubo devem ser testadas com
a câmera de fechamento ventilada (posição
block) para permitir o teste do sistema de
travamento somente nos testes de
superfície e de instalação; As gavetas
variáveis devem ser testadas no menor e no
maior diâmetro somente no teste de
superfície, nos testes subsequentes devem
ser testadas no menor diâmetro.
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12.1.3 Fluido de teste
O teste de superfície e o teste de instalação
devem ser efetuados com água. Os testes
subsequentes, a critério da companhia
operadora (contratante), podem ser com o
próprio fluido do poço.
12.1.4 Testes de função
Os testes de função têm como finalidade
verificar individualmente o funcionamento de
cada componente integrado ao sistema de
controle do BOP e medir seus tempos e volumes
de acionamento para verificar a estanqueidade e
a conformidade com os requisitos do API 16D
para garantir a confiabilidade requerida nas
operações de controle de poço.
Todas as funções principais do sistema de
controle de poço devem ser acionadas
individualmente pelo POD amarelo e pelo POD
azul. Um teste deve ser efetuado com o
acionamento a partir do painel principal de
controle do BOP instalado na cabine do sondador
e o outro teste deve ser efetuado com o
acionamento a partir do painel de controle
auxiliar instalado no escritório do Toolpusher.
O relatório de teste deve constar os tempos e os
volumes de acionamento de todas as funções do
BOP pelo POD amarelo e pelo POD azul.
TEMPOS DE ACIONAMENTO DE FUNÇÕES DO BOP (API 16D 2005)
BOP de gavetas
SUB 18 3/4" deve fechar em 45s
SUP 13 5/8” deve fechar em 30s
BOP anular
SUB 18 3/4" deve fechar em 60s
SUP 13 5/8” deve fechar em 45s
Válvulas submarinas
Devem abrir ou fechar em até 45s ou menor que o
tempo de fechamento das gavetas de tubo
LMRP Desconectar em 45s
EDS Deve completar a sequência em até 90s
12.2 Testes da unidade hidráulica do
BOP (HPU-BOP submarino)
12.2.1.1 Testes de funcionamento
(1) Verificação da pré-carga de nitrogênio
de cada acumulador = 1500psi +/-
100psi;
(2) Registro das pressões de operação:
acumuladores = 5000psi; manifold =
1500psi;
(3) Anular = depende do fabricante do BOP,
modelo e diâmetro do tubo no seu
interior;
(4) Verificação dos sistemas automáticos
de recuperação da pressão dos
acumuladores. Pressostato elétrico:
Entrada = 4500psi / Saída = 5000psi;
(5) Teste da válvula de alívio de pressão.
HPU 5000psi deve abrir entre 5300psi e
5500psi HPU 3000psi deve abrir entre
3300psi e 3500psi.
12.2.1.2 Testes de capacidade
a) Testes de Capacidade das Bombas:
Com todos os acumuladores
despressurizados, ligar as bombas e medir o
tempo para pressurizá-los até a pressão de
trabalho (5000psi), o tempo não deve
exceder 15 minutos.
b) Testes de Capacidade dos Acumuladores:
Com os acumuladores pressurizados na
pressão de trabalho (5000psi) e o BOP na
base de teste, seguir os seguintes passos:
(1) Posicionar a chave do painel elétrico
das bombas na posição desligado;
(2) Posicionar um tubo no BOP;
(3) Fechar e abrir o BOP anular de maior
volume de acionamento;
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(4) Fechar e abrir 3 gavetas de tubo, uma
de cada vez;
(5) Retirar o tubo do BOP;
(6) Fechar e abrir a gaveta cega-cisalhante;
(7) Registrar a pressão dos acumuladores.
Esta não deve ser menor que o valor da
pressão de trabalho do BOP dividido
pelarazão de fechamento da gaveta de
tubo.
12.3 Teste do Desgaseificador a Vácuo
O desgaseificador a vácuo deve ser testado na
mesma frequência de testes do BOP.
12.3.1 Procedimento do teste de
funcionamento
(1) Abrir as válvulas da sucção e da
descarga;
(2) Ligar o conjunto moto-bomba de vácuo;
(3) Ler e registrar o valor do vácuo parcial
do interior do tanque de processo. Deve
ser pelo menos 8 inHg (inHg =
polegadas de mercúrio);
(4) Ler e registrar o valor da perda de carga
no ejetor. Deve ser 4 (quatro) vezes o
peso do fluido de perfuração e não deve
ser menor que 30 psi;
(5) Verificar se o sistema de controle do
nível interno do tanque de processo
está funcionando. O sistema externo
deve se movimentar alternadamente.
OBSERVAÇÃO: Não deve ser fechada a válvula da
linha de descarga com o conjunto moto-bomba
ligado.
12.3.2 Procedimento do teste de eficiência de
vazão
(1) Antes de colocar o desgaseificador em
funcionamento, registrar o volume do
tanque de sucção;
(2) Ligar o desgaseificador e registrar o
volume succionado durante 30
segundos;
(3) Calcular a vazão real em GPM dividindo
o volume succionado pelo tempo;
(4) Eficiência (%) = vazão real dividida pela
vazão nominal multiplicado por 100.
OBSERVAÇÃO: A vazão real não deve ser menor
que 600gpm para perfurar a fase de 12 ¼” se for
a fase intermediária ou a fase dos objetivos. Para
a fase de 8 ½” deve ser pelo menos 400 gpm.
12.4 Teste do sistema de
monitoramento de pressão do
separador atmosférico de sonda
marítima
O sistema de monitoramento de pressão do selo
hidráulico do separador atmosférico deve ser
testado na mesma frequência de teste do
sistema BOP a partir do teste de instalação.
12.4.1 Monitoramento do selo hidráulico
(1) Encher o tubo “U” ou “deep tube” com
água ou próprio fluido do poço;
(2) Registrar a pressão indicada no
manômetro da cabine do sondador;
(3) Conferir com o valor calculado;
(4) Abrir a válvula de dreno do selo
hidráulico e registrar a pressão em que
o sistema vai alarmar (deve ser em
torno de 80% da pressão hidrostática).
OBSERVAÇÃO: Manômetro do corpo do
separador deve ser aferido semestralmente.
12.5 Teste de funcionamento dos
chokes
Antes de cada início de um novo contrato, deve
ser realizado um teste de funcionamento dos
chokes, circulando com água com a bomba de
lama da sonda na vazão reduzida de circulação
de 4 bbm.
(1) Abrir totalmente cada choke;
(2) Alinhar a bomba da sonda para o choke
a ser testado;
(3) Circular com água na vazão reduzida de
circulação igual a 4 bpm;
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(4) Registrar a perda de carga localizada no
choke (deve ser próximo de zero);
(5) Fechar o choke até ¼ da sua abertura
total;
(6) Registrar a perda de carga localizada no
choke;
(7) Fechar o choke até ½ da sua abertura
total;
(8) Registrar a perda de carga localizada no
choke;
(9) Fechar o choke até ¾” da sua abertura
total ou até atingir 50% da pressão de
trabalho;
(10) Registrar a perda de carga localizada no
choke;
(11) Circular com a vazão reduzida por 2h.
A figura abaixo mostra o resultado dos testes de
funcionamento dos chokes feitos em um navio
DP:
12.6 Teste do sistema de detecção de
kick da sonda
Antes de cada início de poço deve ser testado o
sistema de detecção de kick da sonda.
Medidores de volume dos tanques e medidor
diferencial da vazão de retorno.
12.6.1 Procedimento para testar o sistema de
detecção de ganho de volume
Ajustar o sistema de detecção para medir
ganho de até 10 bbl;
Encher o tanque de manobras (trip tank);
Alinhar o tanque de manobra para o sistema
de circulação da sonda;
Ligar a bomba centrífuga do tanque de
manobras até retornar lama no sistema para
retirar o ar da linha de abastecimento;
Registrar o volume do tanque de manobras;
Ligar a bomba da sonda na vazão de
200gpm;
Registrar o nível dinâmico do tanque ativo
(bbl);
Ligar a bomba do tanque de manobras e
transferir 5bbl para o sistema;
Aguardar o sistema acusar o ganho de 5bbl.
NOTAS:
Se o sistema não acusar este ganho em até
10 minutos, repetir o teste com incrementos
de volumes de 5bbl até que o sistema acuse
e registrar o volume total transferido;
Caso o sistema de detecção de kick da sonda
não tenha acusado o ganho de 10bbl, deve
ser considerado como uma não
conformidade. Providenciar reparo.
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12.6.2 Procedimento para testar o medidor da
variação de vazão de retorno
Ajustar o medidor para detectar o aumento
de 10% na vazão de retorno;
Ligar a bomba na vazão de 200 gpm;
Aumentar a vazão para 220gpm (10%);
Verificar se o sistema acusa o aumento de
vazão de retorno. Se não acusar, aumentar
a vazão da bomba gradativamente até que o
sistema acuse o aumento de vazão;
Registrar o valor da vazão de retorno
detectada pelo sistema. Se for maior que
240 gpm (20%), deve ser considerado como
não conformidade e deverá ser
providenciado reparo.
12.7 Teste de aferição dos sistemas de
medição de volume
Transferir 10 bbl do trip tank para o sistema
ativo com o mesmo em circulação com
vazão de 200gpm e registrar os volumes dos
sistemas abaixo, os quais não devem
apresentar discrepância de mais de 10% em
relação ao trip tank.
o Tanque ativo (medida local);
o Instrumentação da cabine do
sondador;
o Mudlogging.
12.8 Teste do Diverter
O Diverter deve ser submetido a testes de
funcionamento e de circulação na instalação.
Durante os testes de função deve ser
verificado "in loco" o acionamento de cada
válvula;
Deve ser efetuado teste de circulação com
água utilizando a booster line na vazão de
1000gpm pelas linhas de ventilação de BB e
BE;
Se for necessário efetuar teste de
estanqueidade, a pressão de teste deve ser
limitada a 200psi conforme o API RP 64;
Verificar a data de aferição dos sensores de
gases combustíveis e de gases tóxicos da
flowline, trip tank, gumble box e peneiras
por ocasião do teste do diverter.
12.9 Testes da Autoshear e EHBS
12.9.1 Teste da autoshear
A autoshear deve ser testada na superfície com
o BOP na base de teste “test stump”, por ocasião
dos testes de superfície do sistema BOP
conforme os seguintes passos:
(1) Verificar se a gaveta cega-cisalhante
está aberta;
(2) Colocar a auto-shear na posição
“DISARM”;
(3) Destravar o conector do LMRP;
(4) Destravar os mini conectores das linhas
“kill line e choke line” ou retrair os
stabs;
(5) Retrair os stabs dos POD amarelo e POD
azul;
(6) Colocar a auto-shear na posição “ARM”;
(7) Suspender o LMRP com o guindaste;
(8) Verificar se a gaveta cega-cisalhante
fechou;
(9) Reconectar o LMRP;
(10) Abrir a gaveta cega-cisalhante com um
POD e registrar o volume para abrir
(galonagem).
NOTA:
Os acumuladores da auto-shear devem ser
isolados do sistema de controle por check-
valve e dimensionados para cisalhar as
mesmas colunas que devem ser cisalhadas
pela gaveta cega-cisalhante;
Os bancos de acumuladores da auto-shear e
do acústico podem operar interconectados
para aumentar o volume de fluido usável,
isolados por válvula de bloqueio, acionada
por ROV ou remotamente.
12.9.2 Teste do EHBS (Electro Hidráulic Back-
up System)
O EHBS deve ser testado na superfície com o BOP
na base de teste por ocasião dos testes de
superfície do sistema BOP, pelo sistema de
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controle do BOP a partir da cabine do sondador
e a partir do escritório do toolpusher e
desconectando o LMRP, conforme abaixo:
a) Teste com o sistema de controle do BOP a
partir da cabine do sondador e a partir do
escritório do Toolpusher:
(1) Verificar se a gaveta cega-cisalhante
está aberta;
(2) Colocar o EHBS na posição “ARM”;
(3) Acionar o EHBS do painel de controle do
BOP;
(4) Verificar se a gaveta cega-cisalhante
fechou;
(5) Abrir a gaveta cega-cisalhante com um
POD e registrar o volume para abrir
(galonagem).
b) Teste desconectando o LMRP
(1) Verificar se a gaveta cega-cisalhante
está aberta;
(2) Colocar o EHBS na posição “DISARM”;
(3) Destravar o conector do LMRP;
(4) Destravar os mini-conectores das linhas
“kill line e choke line” ou retrair stabs;
(5) Retrair os stabs dos POD amarelo e POD
azul;
(6) Colocar a auto-shear na posição “ARM”;
(7) Suspender o LMRP com o guindaste;
(8) Verificar se a gaveta cega-cisalhante
fechou;
(9) Reconectar o LMRP;
(10) Abrir a gaveta cega-cisalhante com um
POD e registrar o volume para abrir
(galonagem).
NOTA:
Os acumuladores do EHBS devem ser
isolados do sistema de controle por check-
valve e dimensionados para cisalhar as
mesmas colunas que devem ser cisalhadas
pela gaveta cega-cisalhante;
Os bancos de acumuladores do EHBS e do
acústico podem operar interconectados
para aumentar o volume de fluido usável,
isolados por válvula de bloqueio, acionada
por ROV ou pelo sistema de controle do
BOP.
12.10 Teste do Sistema ROV x HOT-STAB
12.10.1 Testes na superfície
Com o BOP na superfície, devem ser testadas
todas as funções do sistema back-up ROV x Hot-
Stab com registro dos volumes e tempos de
acionamento das funções em planilha de teste e
a pressão de teste em carta de pressão.
12.10.2 Testes no fundo do mar
No fundo do mar deve ser testado pelo menos o
fechamento da gaveta cega-cisalhante do
sistema back-up ROV x Hot-Stab com registro de
volume e tempo de acionamento na planilha de
testes do BOP.
12.11 Testes e cuidados específicos de
BOP de superfície
12.11.1 Comentários sobre instalação e
manutenção
A falha de um equipamento pode ser devida a
danos no transporte, instalação incorreta ou
falta de manutenção adequada. Assim
determinados cuidados são necessários para que
eles sejam confiáveis. Deve-se, portanto, ter um
plano de manutenção com base nas
recomendações do fabricante.
12.11.2 Cuidados com os flanges
Durante o transporte e armazenamento,
manter os flanges protegidos com madeira
para evitar que pancadas possam danificar a
sede do anel;
Verificar a condição dos parafusos e porcas;
Deve-se estabelecer uma rotina de
verificação do aperto dos parafusos,
durante a perfuração, que devido a vibração
do equipamento pode folgar;
Não usar escova de aço para limpar a sede
dos anéis;
Lubrificar as roscas dos parafusos e porcas a
serem utilizados na conexão dos flanges;
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Não encher com graxa os furos para os
prisioneiros, isto resulta num torque
inexato;
O aperto dos parafusos dos flanges deve ser
em forma diametralmente oposta.
12.11.3 Cuidados com os anéis
Nunca reutilizar anéis;
Durante a armazenagem protegê-los contra
amassamento, arranhões;
Os anéis novos no almoxarifado devem ser
guardados na posição horizontal,
isoladamente e apoiados. Nunca
pendurados para evitar ovalização;
Durante a instalação do equipamento limpar
os anéis observando qualquer ranhura ou
mossa nos mesmos e limpar as suas sedes,
certificando-se de que as mesmas estejam
isentas de graxa, óleo, areia e perfeitamente
secas.
12.11.4 Testes dos preventores
Os equipamentos do sistema de segurança de
cabeça de poço devem ser testados com a
finalidade de assegurar perfeitas condições de
funcionamento. Se esses testes indicarem
qualquer irregularidade, por mínima que seja, as
operações não devem prosseguir até que sejam
sanadas todas as falhas existentes e os testes
repetidos.
12.11.4.1 Teste das funções
Após a montagem do equipamento
primeiramente deve-se testar as funções. Isto
permite a correção de uma possível conexão
incorreta das linhas de acionamento na
montagem, assegurando um funcionamento
confiável.
Devido a este tipo de erro nas conexões das
linhas pode ocorrer uma operação não
condizente com a mensagem enviada, por
exemplo, quando se aciona para fechar o BOP a
linha de abrir é que fica pressurizada em vez da
linha de fechamento. Este tipo de erro deve ser
corrigido imediatamente e o teste das funções é
o meio de se detectá-lo antecipadamente.
12.11.4.2 Teste de pressão
a) Teste de baixa pressão: 250psi a 350psi;
b) Teste de alta pressão: conforme definido no
programa do poço.
12.11.4.3 Máxima pressão de trabalho
Deve-se ter um registro da pressão de trabalho
de todos os equipamentos do sistema de
segurança de cabeça de poço. Isto é importante
para se saber o limite de pressão permitida em
caso de teste do equipamento e controle de kick.
O elemento mais fraco é o que limita esta
pressão. É necessário também saber determinar
as áreas que estão sujeitas a alta e a baixa
pressão durante o fechamento e as operações de
bombeamento.
12.11.4.4 Frequência dos testes
A frequência com que serão realizados os testes
é estabelecida na API STD 53, por equipamento.
Após a realização de qualquer reparo ou
substituição de componentes, o equipamento
deve ser novamente testado.
12.11.4.5 Fluido utilizado nos testes
Todos os testes de vedação devem ser
executados utilizando-se água ou água
aditividade com óleo solúvel. Em operações de
produção, o fluido utilizado pode ser o próprio
fluido de completação. Quando o fluido de
perfuração for à base óleo, utilizar o próprio
como fluido de teste.
12.11.4.6 Registro de teste
Todos os testes devem ser registrados na folha
de acompanhamento de testes. Devem também
ser registrado no boletim do sondador e no
boletim diário de perfuração.
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12.11.4.7 Uso da ferramenta de teste
Quando as pressões de teste forem superiores a
80% da máxima resistência a pressão interna do
revestimento ou quando da execução de teste
em poço aberto o teste só deve ser realizado
com o “test-plug”. O test plug, tampão de teste,
tem rosca caixa pino a mesma da coluna de
perfuração. Assenta numa cabeça de
revestimento ou num carretel de revestimento
se na cabeça já estiver ancorado um
revestimento. As válvulas laterais da cabeça
abaixo de onde estiver assentado devem ficar
abertas para, caso haja vazamento, o
revestimento ou poço aberto não seja
pressurizado.
Com ele testa-se a cega, as gavetas, BOP anular
e válvulas da coluna e kelly, mas não se testa a
rosca ou solda da cabeça. Fig.12-1
FIGURA 12-1 TEST PLUG
Além do test plug, existe o cup test é um
equipamento que não assenta em nenhum
elemento do cabeçal. Posicionado na coluna de
perfuração, ficando logo abaixo da rosca ou solda
da cabeça de revestimento. Com a injeção de
fluído, pelo anular, após o fechamento do BOP, a
borracha se expandecolando no revestimento. A
coluna está presa com o elevador, assim à
medida em que aumenta a pressão de teste a
coluna será submetida a um maior esforço de
tração e por essa razão a coluna de
assentamento e teste do cup-test deve estar
com seu interior VENTILADO PARA A
ATMOSFERA. Algumas empresas têm restrição
ao uso do cup-test e com este equipamento não
se consegue testar a gaveta cega. Fig.12-2
FIGURA 12-2 CUP TEST
12.11.5 Unidade de teste
Deve ser utilizada uma unidade de pressurização
que seja capaz de atingir as pressões
programadas deslocando pequenos volumes de
fluido.
12.11.6 Aspectos a serem observados antes da
realização do teste
Existência da bucha de desgaste (bowl
protector);
Sequência do teste;
Disponibilidade de ferramentas e materiais
e equipamentos necessários para evitar
perda de tempo;
Circulação das linhas com água para
limpeza, adotando uma sequência tal que
permita o sistema fique todo cheio de água;
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Tipo, dimensões, pressão de trabalho e
disposição dos equipamentos.
12.11.7 Segurança do pessoal
Todas as pessoas que não estiverem
participando diretamente dos testes devem
permanecer afastadas dos equipamentos, com a
finalidade de facilitar a observação, avaliação e
evitar riscos de acidentes pessoais devido as altas
pressões. Não permitir a presença de qualquer
pessoa da sonda junto a “boca do poço”, área do
E.S.C.P ou próximo das linhas pressurizadas.
12.11.8 Manômetros
A observação da pressão de teste deve ser feita
sempre baseada em dois manômetros para
checagem da aferição. Devem apresentar
sensibilidade de 100 psi.
12.11.9 Alívio de pressão
Deve ser feito por um estrangulador ajustável
evitando-se assim o “corte” de válvulas.
12.11.10 Outros procedimentos gerais
Circular água pelo sistema para sua limpeza
e encher todas as linhas. Sempre que
desassentar o tampão de teste encher
novamente o sistema.
Começar os testes pelas válvulas mais
afastadas para manter o sistema sempre
cheio de água.
Despressurizar o sistema sempre pela
válvula de descarga da unidade de teste.
Pressurizar com a pressão indicada no
programa do poço. Lembrar que podem
existir válvulas ligadas à câmara de expansão
com pressão de trabalho inferior à pressão
de teste.
Abrir a válvula do componente onde foi
assentado o tampão de teste, em função da
fase do poço que está sendo perfurada.
12.11.11 Testes da Unidade Hidráulica de
acionamento do BOP
12.11.11.1 Teste de pré-carga dos acumuladores
Proceder como descrito na instalação e
operação da unidade acumuladora /
acionadora, recomendado no manual de
teste.
12.11.11.2 Teste da capacidade das bombas
hidráulicas
(1) Isolar as garrafas do restante do
conjunto e descarregar a pressão do
manifold;
(2) Para o teste da bomba hidráulica de
acionamento elétrico, isole a bomba
hidráulica de acionamento pneumático
e vice-versa;
(3) Em cada caso, acionar,
simultaneamente, a válvula 4 vias de
controle de preventor anular para a
posição de fechar e a da HCR para a
posição de abrir;
(4) Registrar o tempo requerido para
concluir a operação de fechar o
preventor anular, abrir a HCR e
acumular 1200 psi de pressão no
manifold de conjunto de válvulas de
controle (200 psi acima da pressão de
pré-carga dos acumuladores). Limitar o
teste a um tempo máximo de 2 minutos
e registrar a pressão acumulada;
(5) Resultado necessário: Fechar o
preventor anular abrir a HCR e acumular
1200 psi em até 2 minutos.
12.11.11.3 Teste dos acumuladores
(1) Desligar as bombas hidráulicas da
unidade;
(2) Registrar a pressão inicial da unidade;
(3) Posicionar um tubo de perfuração no
interior do preventor anular e do
preventor de gaveta vazada;
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(4) Acionar simultaneamente, a válvula 4
vias de controle de um preventor de
gaveta vazada e do preventor anular
para a posição de fechar e da HCR para
a posição de abrir;
(5) Registrar a pressão final da unidade;
(6) Resultado necessário: A pressão final
mínima deverá ser de 1200 psi (200 psi
acima da pressão de pré-carga dos
acumuladores), e o tempo de
fechamento dos componentes
acionados, menos de que 30 segundos.
12.11.12 Painel Remoto de Controle do BOP
(Painel do Sondador)
Deve-se realizar, semanalmente, um teste de
acionamento de todos os elementos
componentes do conjunto do cabeçal,
acionando-os dessa unidade para tanto basta
verificar o movimento das alavancas das válvulas
4 vias da unidade acumuladora/acionadora,
tendo-se o cuidado de antes despressurizá-las e
isolar as bombas e os acumuladores.
12.11.13 Teste da vedação do engaxetamento do
carretel de ancoragem
No flange inferior do carretel de ancoragem tem
um furo e um parafuso, cujo furo é utilizado para
testar a vedação da cunha, o anel e Pack off da
vedação secundaria de fora para dentro. O teste
da vedação secundaria de dentro para fora será
feito na ocasião do teste do revestimento, para
se assegurar o correto isolamento dos flanges
inferiores de pressões superiores à pressão de
trabalho dos mesmos. Quando se for efetuar o
teste pelo furo no flange inferior do carretel uma
das válvulas abaixo do isolamento da cunha deve
permanecer aberta. Quando se fizer o teste do
revestimento o parafuso do furo no flange
inferior do carretel deve estar removido para se
constatar a vedação do Pack off. Fig.12-3
FIGURA 12-3 104: TESTE DO PACK OFF
Os separadores de gás podem ser testados para
verificação de vazamento, com baixa pressão. Se
o Bernardão possuir válvula na saída para o
tanque da peneira, fecha-se esta válvula e a linha
de retorno de gás e testa-se. Com isto se checa
se há algum vazamento no corpo do separador.
12.12 Sentido da Pressão de Teste ou
Sentido Útil de Bloqueio
No planejamento do teste de um sistema BOP
antes da elaboração da sequência de passos dos
testes, deve ser procedida a análise para
definição do sentido da pressão de teste em
função do sentido útil de bloqueio de cada
componente do sistema.
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12.12.1 BOP de Superfície com Sentido da Pressão de Teste
12.12.2 Sistema BOP Submarino com Sentido da Pressão de Teste
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BIBLIOGRAFIA
1. Projetos de Poços de Petróleo – Geopressões e Assentamento de coluna de revestimento – Luiz
Alberto Santo Rocha, Cecília Toledo de Azevedo, 2008.
2. II Encontro técnico de poços HPHT - Históricos de falsos kicks na Petrobras em 2007 identificados e
combatidos com aplicação do procedimento SGP - Francisco Stênio Bezerra Martins.
3. Análise dos Kicks Reportados 2002/2003 - Luiz Alberto Santo Rocha, Cecília Toledo de Azevedo.
4. Engenharia de Reservatórios de Petróleo - Adalberto José Rosa, Renato de Souza Carvalho, José
Augusto Daniel Xavier, 2006.
5. PETROBRASDPPS (Programa de Segurança em Posicionamento Dinâmico)
6. Projetos de Poços de Petróleo. Autores: Luiz Alberto Santos Rocha e Cecília Toledo de Azevedo
7. Norma Petrobras de Controle de Poço N-2755
8. Norma Petrobras de Segurança no Projeto de Poços Marítimos N-2752
9. Norma Petrobras de Segurança na Perfuração de Poços Marítimos N-2768
10. Portaria de Abandono de Poço ANP-25
11. “Considerações Sobre Segurança de Poço Durante a Perfuração de Poços Delgados”; Santos, O.L.A.; II
SEP; 19-23 de outubro de 1998; Rio, Brasil
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ANEXOS
TABELA 2 - TESTE DE PRESSÃO, SISTEMAS DE BOP DE SUPERFÍCIE, TESTES INICIAIS
COMPONENTE A SER
TESTADO
TESTE DE PRESSÃO - BAIXA PRESSÃO a psi
(MPa)
TESTE DE PRESSÃO - ALTA PRESSÃO b c
psi (Mpa)
PREVENTOR ANULAR 250 a 350 (1,72 a 2,41)
Menor valor entre 70% da RWP (Pressão de Trabalho) do anular, RWP da
cabeça de poço ou pressão de teste do preventor de gaveta.
Câmaras de operação Não aplicável. Máxima pressão de operação recomendada pelo fabricante do BOP anular.
PREVENTORES DE GAVETA
Gaveta de tubos de
diâmetro fixo
250 a 350 (1,72 a 2,41)
RWP (Pressão de Trabalho) dos BOPs de gaveta ou RWP do sistema de cabeça
de poço, o que for menor.
Gaveta de tubos de
diâmetro variável
Gaveta cega / cega-
cisalhante
Câmara de operação Não aplicável. Máxima pressão de operação recomendada pelo fabricante do BOP de gaveta.
LINHAS DE CHOKE E KILL E
VÁLVULAS
250 a 350 (1,72 a 2,41)
RWP (Pressão de Trabalho) dos BOPs de gaveta ou RWP do sistema de cabeça
de poço, o que for menor.
Câmara de operação Não aplicável. Máxima pressão de operação recomendada pelo fabricante da válvula.
CHOKE MANIFOLD
A montante (upstream)
do(s) choke(s)
250 a 350 (1,72 a 2,41)
RWP (Pressão de Trabalho) dos BOPs de gaveta, RWP do sistema de cabeça de
poço ou RWP da entrada do(s) choke(s), o que for menor.
A jusante (downstream)
do(s) choke(s)
250 a 350 (1,72 a 2,41)
RWP (Pressão de Trabalho) da saída do(s) choke(s), válvula(s) ou linha(s), o que
for menor.
Chokes ajustáveis
Somente teste de função; verificação do
sistema backup.
SISTEMA DE CONTROLE DO
BOP
Manifold e linhas do BOP Não aplicável. Máxima pressão de operação do sistema de controle.
Pressão do acumulador Verificar a pré-carga. Não aplicável.
Tempo de fechamento
Teste de função. Não aplicável. Capacidade da bomba
Painéis de controle
VÁLVULAS DE SEGURANÇA
Kelly, válvulas do kelly e
válvulas de segurança
(DPSV, I-BOP, Inside
BOP)
250 a 350 (1,72 a 2,41) RWP (Pressão de Trabalho) dos componentes.
EQUIPAMENTOS AUXILIARES
Separador atmosférico
(MGS) d
Em conformidade com o equipamento. Teste de vazão.
Trip tank,
instrumentação de
detecção de kick, etc.
Verificação visual e manual. Teste de vazão.
a O teste de baixa pressão deve permanecer estável por, pelo menos, 5 minutos sem vazamentos visíveis. O teste de vazão (flow-type test) deve ter duração
suficiente para possibilitar a detecção de vazamentos significativos.
b O teste de alta pressão deve permanecer estável por, pelo menos, 5 minutos sem vazamentos visíveis.
c Equipamentos de controle de poço podem ter uma pressão de trabalho maior do que aquela requerida para o poço a ser perfurado. Nestas situações, os
requisitos de testes para o poço a ser perfurado devem ser utilizados.
d O separador atmosférico requer um teste hidrostático único durante a fabricação ou após a instalação. A subsequente soldagem no vaso do separador
atmosférico exigirá a realização de um teste hidrostático adicional.
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TABELA 3 - TESTE DE PRESSÃO, SISTEMAS DE BOP DE SUPERFÍCIE, TESTES SUBSEQUENTES
COMPONENTE A SER
TESTADO
TESTE DE PRESSÃO - BAIXA PRESSÃO a psi
(MPa)
TESTE DE PRESSÃO - ALTA PRESSÃO b c
psi (Mpa)
PREVENTOR ANULAR 250 a 350 (1,72 a 2,41)
Menor valor entre a MASP (Pressão Máxima Prevista na Superfície) para
a seção do poço e 70% da RWP (Pressão de Trabalho) do anular.
PREVENTORES DE GAVETA
Gaveta de tubos de
diâmetro fixo
250 a 350 (1,72 a 2,41) MASP (Pressão Máxima Prevista na Superfície) da seção do poço.
Gaveta de tubos de
diâmetro variável
Gaveta cega / cega-
cisalhante
Gaveta super-
cisalhante
Linhas de choke e kill e
válvulas
CHOKE MANIFOLD
A montante
(upstream) do(s)
choke(s)
250 a 350 (1,72 a 2,41) O mesmo que o do preventor de gaveta.
A jusante
(downstream) do(s)
choke(s)
250 a 350 (1,72 a 2,41)
RWP (Pressão de Trabalho) da(s) saída(s) do(s) choke(s), válvula(s) ou
linha(s), o que for menor.
Chokes ajustáveis Somente teste de função. Verificação do sistema de controle backup.
SISTEMA DE CONTROLE DO
BOP
Manifold e linhas do
BOP
Teste de função em conformidade com o
programa de Manutenção Preventiva (PM)
do proprietário do equipamento. Em conformidade com o programa de Manutenção Preventiva (PM) do
proprietário do equipamento.
Pressão do
acumulador
Tempo de fechamento
Verificar a funcionalidade dos sistemas de
backup.
Capacidade da bomba
Painéis de controle
VÁLVULAS DE SEGURANÇA
Kelly, válvulas do kelly
e válvulas de
segurança (DPSV, I-
BOP, Inside BOP)
250 a 350 (1,72 a 2,41) MASP (Pressão Máxima Prevista na Superfície) da seção do poço.
EQUIPAMENTOS
AUXILIARES
Separador atmosférico
(MGS) d
Teste de vazão opcional. Não aplicável.
Trip tank,
instrumentação de
detecção de kick, etc.
Verificação visual e manual. Diariamente.
a O teste de baixa pressão deve permanecer estável por, pelo menos, 5 minutos sem vazamentos visíveis. O teste de vazão (flow-type test) deve
ter duração suficiente para possibilitar a detecção de vazamentos significativos.
b O teste de alta pressão deve permanecer estável por, pelo menos, 5 minutos sem vazamentos visíveis.
c Equipamentos de controle de poço podem ter uma pressão de trabalho maior do que aquela requerida para o poço a ser perfurado. Nestas
situações, os requisitos de testes para o poço a ser perfurado devem ser utilizados.
d O separador atmosférico (MGS) requer um teste hidrostático único durante a fabricação ou após a instalação. A subsequente soldagem no vaso
do separador atmosférico exigirá a realização de um teste hidrostático adicional.
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TABELA 6 - TESTES DE SUPERFÍCIE DOS SISTEMAS SECUNDÁRIOS, DE EMERGÊNCIA E DE OUTROS SISTEMAS
TIPO DE SISTEMA
TESTE DOS SISTEMAS SECUNDÁRIOS
CRITÉRIO DE ACEITAÇÃO FUNÇÃO TESTADA DOS
COMPONENTES
FREQUÊNCIA
Acústico
Todas as funções associadas.
Antes da descida do BOP; todos os
componentes associados respondem.
Para segurança do poço. Antes da descida do BOP. Em 90 segundos ou menos. c
ROV - funções críticas
(fechamento da gaveta
cisalhante, fechamento da
gaveta de tubos e desbloqueio /
destravamento do LMRP)
Todas as funções críticas do ROV. Antes da descida do BOP.
Gavetas em 45 segundos ou
menos, conector(es) em 45
segundos ou menos. c
TESTE DOS SISTEMAS DE EMERGÊNCIA
Teste do circuito do Deadman
(EHBS ou equivalente) a d
Todos os componentes associados.
Antes da descida do BOP; todos os
componentes associados respondem.
Testados por meio da interrupçãoda
força elétrica e do suprimento
hidráulico.
Componentes para segurança do
poço.
Antes da descida do BOP. Em 90 segundos ou menos. c
Teste do circuito do autoshear
(ou equivalente) a d
Todos os componentes associados.
Antes da descida do BOP; todos os
componentes associados respondem.
Para segurança do poço.
Antes da descida do BOP. Testados
por meio da ativação da autoshear,
onde aplicável (desconexão do
LMRP).
Em 90 segundos ou menos. c
Sequência de desconexão de
emergência
Todos os componentes associados. Antes da descida do BOP. Em 90 segundos ou menos. c
a Garantir a segurança do poço compreende o fechamento de gavetas, válvulas e travas, não incluindo desconexões e outras funções que podem
ser, subsequentemente, empregas depois que o poço estiver em segurança.
b EDS (Sequência de Desconexão de Emergência) não requerida para sondas ancorados.
c O tempo mínimo requerido para colocar o poço em segurança não compreende o tempo requerido para o acionamento de funções depois que
o poço estiver em segurança.
d O fluido de acionamento pode ser fornecido a partir dos acumuladores de superfície ou de uma fonte alternativa.
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TABELA 7 - TESTES SUBMARINOS DOS SISTEMAS SECUNDÁRIOS, DE EMERGÊNCIA E DE OUTROS SISTEMAS
TIPO DE SISTEMA
TIPO DE SISTEMA
CRITÉRIO DE ACEITAÇÃO FUNÇÃO TESTADA DOS
COMPONENTES
FREQUÊNCIA
Acústico
Comunicações. Não exceder 21 dias entre os testes. Não aplicável.
Uma das funções.
Uma vez durante o teste submarino
inicial do BOP.
Não aplicável.
ROV - funções críticas
(fechamento da gaveta
cisalhante, fechamento da
gaveta de tubos e desbloqueio /
destravamento do LMRP)
Uma gaveta cega-cisalhante ou uma
gaveta de tubos de diâmetro fixo.
Uma vez por ano. Em 45 segundos ou menos. c
Conector do LMRP.
Não requerido - considerar o
funcionamento durante desconexão
de emergência, reparo, manutenção
e final de poço ou programa.
Em 45 segundos ou menos. c
TESTE DOS SISTEMAS DE EMERGÊNCIA
Deadman (EHBS ou equivalente)
a Todos os componentes associados.
Comissionamento ou no prazo de 5
anos, a contar do teste anterior. d
Testado por meio da interrupção do
controle e do suprimento hidráulico
do dispositivo de ativação.
Em 90 segundos ou menos. c
Autoshear (ou equivalente) a Todos os componentes associados.
Comissionamento ou no prazo de 5
anos, a contar do teste anterior.
Testados por meio da ativação da
autoshear, onde aplicável
(desconexão do LMRP).
Em 90 segundos ou menos. c
Sequência de desconexão de
emergência
Todos os componentes associados.
Comissionamento ou no prazo de 5
anos, a contar do teste anterior.
Em 90 segundos ou menos. c
Acumuladores de emergência
dedicados
Volume do acumulador.
Na instalação inicial e,
subsequentemente, a cada 6 meses.
Ver item 7.6.8.3 do API STD 53.
a Incapaz de verificar critérios quando instalado subsea em alguns sistemas.
b EDS (Sequência de Desconexão de Emergência) não requerida para sondas ancoradas.
c O tempo mínimo requerido para colocar o poço em segurança não compreende o tempo requerido para o acionamento de funções depois que
o poço estiver em segurança.
d Teste de capacidade (drawdown test) deve ser realizado em conformidade com o item 7.6.8.3 para verificar a capacidade do acumulador
disponível no stack.
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TABELA 8 - OUTROS TESTES DE SISTEMA
TIPO DE SISTEMA TIPO DE TESTE FREQUÊNCIA CRITÉRIOS DE ACEITAÇÃO
Riser recoil system
Teste do riser recoil system com BOP
instalado. a
Um teste do riser recoil system
durante o comissionamento, por
meio de aprovação da sonda (como
por acordo contratual), alteração no
projeto do sistema ou alterações de
software para o riser recoil system.
Em 120 segundos ou menos. C
Teste de função simulado em
superfície. b
Anualmente. Em 120 segundos ou menos. C
a O teste deve ser realizado com o BOP instalado em subsea (não realizar acima ou próximo à infraestrutra de produção subsea).
b Um teste simulado não requer a instalação do BOP.
c O tempo mínimo requerido para colocar o poço em segurança não compreende o tempo requerido para o acionamento de funções depois que
o poço estiver em segurança.
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TABELA 9 - TESTE DE PRESSÃO, PLATAFORMAS FLUTUANTES COM BOP STACK SUBMARINO, TESTES DE PRÉ-IMPLANTAÇÃO
COMPONENTE A SER
TESTADO
TESTE DE PRESSÃO - BAIXA PRESSÃO a psi
(MPa)
TESTE DE PRESSÃO - ALTA PRESSÃO b c
psi (Mpa)
PREVENTOR ANULAR 250 a 350 (1,72 a 2,41) Mínimo de 70% da RWP (Pressão de Trabalho) do anular.
PREVENTORES DE GAVETA
Gaveta de tubos de
diâmetro fixo / variável
250 a 350 (1,72 a 2,41)
RWP (Pressão de Trabalho) dos preventores de gaveta ou do sistema de
cabeça de poço, o que for menor.
Gaveta cega / cega-
cisalhante
250 a 350 (1,72 a 2,41)
RWP (Pressão de Trabalho) dos preventores de gaveta ou do sistema de
cabeça de poço, o que for menor.
Gaveta super-
cisalhante
Teste de função. Não aplicável.
CONECTORES
HIDRÁULICOS
250 a 350 (1,72 a 2,41)
RWP (Pressão de Trabalho) do equipamento acima do conector ou do
sistema de cabeça de poço, o que for menor.
LINHAS DE CHOKE, KILL E
DRENAGEM DE GÁS (GAS
BLEED LINE) E VÁLVULAS
250 a 350 (1,72 a 2,41)
RWP (Pressão de Trabalho) dos preventores de gaveta ou do sistema de
cabeça de poço, o que for menor.
SISTEMA DE CONTROLE DO
BOP
Manifold e linhas do
BOP
Não aplicável. Pressão de operação do sistema de controle.
Pressão do
acumulador
Verificar a pré-carga.
Não aplicável. Tempo de fechamento
Teste de função. Capacidade da bomba
Painéis de controle
SISTEMAS SECUNDÁRIOS E
DE EMERGÊNCIA
Ver as Tabelas 6 e 8. Ver as Tabelas 6 e 8.
Testes e inspeções de pré-implantação devem ser realizados em conformidade com o programa de manutenção preventiva (PM) do proprietário do
equipamento.
a O teste de baixa pressão deve permanecer estável por, pelo menos, 5 minutos sem vazamentos visíveis.
b O teste de alta pressão deve permanecer estável por, pelo menos, 5 minutos sem vazamentos visíveis.
c Equipamentos de controle de poço podem ter uma pressão de trabalho maior do que aquela requerida para o poço a ser perfurado. Nestas
situações, os requisitos de testes para o poço a ser perfurado devem ser utilizados.
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TABELA 10 - TESTE DE PRESSÃO, PLATAFORMAS FLUTUANTES COM BOP STACK SUBMARINO, TESTES SUBMARINOS
COMPONENTE A SER
TESTADO
TESTE DE PRESSÃO - BAIXA PRESSÃO a psi
(MPa)
TESTE DE PRESSÃO - ALTA PRESSÃO b c
psi (Mpa)
PREVENTOR ANULAR,
LINHA DE DRENAGEM DE
GÁS (GAS BLEED LINE) E
VÁLVULAS e
250 a 350 (1,72 a 2,41)
Mínimo da MAWHP (Valor Máximo Previsto de Pressão na Cabeça de
Poço) para a seção do poço ou 70% da RWP (Pressão de Trabalho) do
anular, o que for menor.
PREVENTORES DE GAVETA
Gaveta de tubos dediâmetro fixo / variável
250 a 350 (1,72 a 2,41)
Teste de pressão inicial, após assentamento do BOP, a pressão de teste
será a MAWHP (Valor Máximo Previsto de Pressão na Cabeça de Poço)
para o programa de poço para o stack instalado. Testes subsequentes,
pressão testada para a MAWHP para a seção do poço seguinte.
Gaveta cega-
cisalhante e aquelas
válvulas
imediatamente abaixo
das gavetas
cisalhantes e acima da
gaveta de tubos de
diâmetro fixo superior.
250 a 350 (1,72 a 2,41)
Pressão testada em pontos do revestimento para o teste de pressão do
revestimento.
Intervalo entre os testes de função não deve exceder 21 dias.
GAVETAS SUPER-
CISALHANTES
Somente teste de função. Intervalo entre os testes de função não deve exceder 21 dias.
CONECTOR DA CABEÇA DE
POÇO OU O CONECTOR DO
STACK
250 a 350 (1,72 a 2,41)
Teste de pressão inicial, após assentamento do BOP, a pressão de teste
será a MAWHP (Valor Máximo Previsto de Pressão na Cabeça de Poço)
para o programa de poço.
Testes subsequentes, pressão testada para o teste de pressão do
revestimento.
LINHAS DE CHOKE, KILL E
DRENAGEM DE GÁS (GAS
BLEED LINE) E VÁLVULAS
250 a 350 (1,72 a 2,41)
Teste de pressão inicial, após assentamento do BOP, a pressão de teste
será a MAWHP (Valor Máximo Previsto de Pressão na Cabeça de Poço)
para o programa de poço. Testes subsequentes, pressão testada para a
MAWHP para a seção do poço seguinte.
LINHA DE KILL E VÁLVULAS
ABAIXO DE UMA GAVETA
DE TESTES
250 a 350 (1,72 a 2,41) O mesmo que o do preventor de gaveta.
CHOKE MANIFOLD
A montante
(upstream) do(s)
choke(s)
250 a 350 (1,72 a 2,41) O mesmo que o do preventor de gaveta.
A jusante
(downstream) do(s)
choke(s)
250 a 350 (1,72 a 2,41) RWP da saída do(s) choke(s), válvula(s) ou linha(s), o que for menor.
Chokes ajustáveis Somente teste de função. Verificação do sistema de controle backup.
SISTEMA DE CONTROLE DO
BOP
Opcional.
Manifold e linhas do
BOP
Não aplicável. Não aplicável.
Pressão do
acumulador
Não aplicável. Não aplicável.
Tempo de fechamento Teste de função. Não aplicável.
Painéis de controle Teste de função. Não aplicável.
VÁLVULAS DE SEGURANÇA
Kelly, válvulas do kelly,
válvulas de segurança
da coluna de
perfuração, IBOPs, etc.
250 a 350 (1,72 a 2,41)
O mesmo que o do preventor de gaveta.
WELL CONTROL COURSE
IADC WELSHARP - BOP SYSTEM: SURFACE AND SUBSEA
SUPERVISOR, DRILLER AND INTRODUCTORY LEVELS
142
Av Nelson Carvalhaes, Casa 90, Mirante da Lagoa – Macaé – RJ CEP 27.925-490
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TABELA 10 - TESTE DE PRESSÃO, PLATAFORMAS FLUTUANTES COM BOP STACK SUBMARINO, TESTES SUBMARINOS (CONTINUAÇÃO)
EQUIPAMENTOS
AUXILIARES
Não aplicável.
Não aplicável.
Junta telescópica do riser Teste de vazão.
Separador atmosférico
(MGS) d
Opcional.
Trip tank,
instrumentação de
detecção de kick, etc
Teste de vazão.
Sistemas de
emergência e
secundários
Ver as Tabelas 7 e 8. Ver as Tabelas 7 e 8.
Testes subsea devem ser realizados após a instalação inicial, em intervalos que não excedam 21 dias (para teste de poço) e/ou em conformida de
como programa de manutenção preventiva (PM) do proprietário.
a O teste de baixa pressão deve permanecer estável por, pelo menos, 5 minutos.
b O teste de alta pressão deve permanecer estável por, pelo menos, 5 minutos. O teste de vazão (flow-type test) deve ter duração suficiente para
possibilitar a detecção de vazamentos significativos.
c Equipamentos de controle de poço podem ter uma pressão de trabalho maior do que aquela requerida para o poço a ser perfurado. Nestas
situações, os requisitos de testes para o poço a ser perfurado devem ser utilizados.
d O separador atmosférico (MGS) requer um teste hidrostático único durante a fabricação ou após a instalação. A subsequente soldagem no vaso
do separador atmosférico exigirá a realização de um teste hidrostático adicional.
e As válvulas de drenagem (bleed valves) devem ser testadas com a pressão do anular no lado do poço e com a MAWHP (Valor Máximo Previsto
de Pressão na Cabeça de Poço) no lado das linhas de choke / kill.