ENG SUB Aula5

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30/09/2016
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UNIVERSIDADE VEIGA DE ALMEIDA
Aula 5: 
Árvore de Natal Molhada
Disciplina: Engenharia Submarina
Prof. Gabriel Andrade
ÁRVORE DE NATAL MOLHADA - ANM
� Árvore de Natal Molhada é um conjunto de válvulas, linhas de fluxo,
acessórios, conexões e um sistema de controle localizados na cabeça do
poço. As válvulas podem ser operadas por sinais eletro-hidráulicos,
manualmente, por mergulhador ou ainda por ROV (Veiculo Operado
Remotamente)
� Principais Componentes:
� Base das linhas de fluxo ou BAP (Base Adaptadora de Produção)
(Tubing Head Spool)
� Suspensor da coluna de produção (Tubing Hanger)
� Terminação das linhas de fluxo
� Capa da árvore de natal (Tree Cap)
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ANM – PRINCIPAIS FUNCIONALIDADES
� Direcionar o fluido produzido do poço até a flowline (neste caso, a
ANM é chamada Árvore de Natal de Produção) ou permitir a injeção
de água ou gás para dentro da formação (neste caso, chamada Árvore
de Natal de Injeção);
� Monitorar parâmetros operacionais dos poços, tais como, pressão
de fluxo do poço, pressão do anular, temperatura, detecção de areia,
etc;
� Segurança operacional: interromper de forma segura o fluxo de
fluido produzido ou injetado por meio de válvulas atuadas por um
sistema de controle;
� Injetar no poço ou na flowline químicos de proteção tais como,
inibidores de corrosão e de prevenção de hidratos e parafinas;
ANM – EVOLUÇÃO DAS ANM
� Lâmina d’água até 400m:
� Guideline (GL) diver operated (DO)
� Guideline (GL) diver assisted (DA)
� Guideline (GL) diverless (DL)
� Lâmina d’água até 500m:
� Guideline (GL) diverless lay-away (DLL)
� Lâmina d’água até 2000m:
� Guidelineless (GLL) diverless lay-away (DLL)
� Guidelineless (GLL) diverless com conexão vertical
� Lâmina d’água acima de 2000m:
� Guidelineless (GLL) diverless com conexão horizontal
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ANM – PRINCIPAIS VÁLVULAS
� Produção:
� Production Master Valve (PMV): Válvula mestra da produção (M1)
� Production Swab Valve (PSV): Válvula de pistoneio da produção (S1)
� Production Wing Valve (PWV): Válvula lateral da produção (W1)
� Anular:
� Annulus Master Valve (AMV): Válvula mestra do anular (M2)
� Annulus Swab Valve (ASV): Válvula de pistoneio do anular (S2)
� Annulus Wing Valve (AWV): Válvula lateral do anular (W2)
� Outras:
� Crossover Valve (XOV): Válvula de comunicação entre os orifícios do
anular e da produção (XO)
� Choke (opcional): Válvula de controle da produção (ou injeção)
ANM - PRINCIPAIS CONFIGURAÇÕES
� Existem basicamente 2 configurações de ANM:
� ANM Vertical - As válvulas mestras (Master 1 e Master 2) estão
configuradas acima do suspensor de coluna (Tubing Hanger). Os poços
submarinos equipados com a ANM-V são completados antes da
instalação da ANM-V, ou seja, a coluna de produção é instalada antes
da ANM.
� ANM Horizontal - As válvulas são montadas nas saídas laterais,
permitindo intervenção simples no poço e recuperação do Tubing
Hanger sem necessidade de remoção prévia da ANM-H. A
característica fundamental da ANM-H é que o Tubing Hanger é
instalado no corpo da árvore, em vez da instalação na cabeça de poço
ou na BAP. Este arranjo exige que a ANM-H seja instalada na cabeça
do poço antes da fase de completação de subsuperfície
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ANM – HORIZONTAL X VERTICAL
ANM VerticalANM Horizontal
ANM HORIZONTAL
� As válvulas são montadas na lateral da
ANM
� Permite a retirada do suspensor (tubing 
hanger - TH) sem retirar a ANM
� Pode ser instalada antes do tubing ou 
casing.
� O suspensor se apoia na ANM e não na 
BAP direcionando o fluxo para a lateral
� A saída do anular é abaixo do suspensor
� O conector elétrico para TPT e PDG é 
posicionado na lateral do TH
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ANM HORIZONTAL
� Foram utilizadas inicialmente para
aplicações com bombeio centrífugo
submerso submarino (BCSS)
� A sua concepção permite a utilização
de suspensor de coluna (Tubing Hanger)
com diâmetro de produção maiores
(poços de alta produtividade)
� A utilização da configuração mais
simples (capa interna) permite a redução
de peso e tamanho do equipamento
� Se a ANM é retirada, todo o tubing
será também removido
ANM HORIZONTAL
� Permite o completo acesso vertical ao
poço sem a remoção da ANM-H. Caso o
problema seja na ANM-H, isto passa a ser
uma desvantagem
� Simplifica as operações pelos seguintes
motivos:
� Elimina a BAP
� Elimina a utilização de riser de
completação do tipo dual bore para a
instalação da ANM-H
� Permite a utilização de um riser do tipo
large bore no TH pois o furo vertical de
acesso ao anular foi eliminado
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ANM VERTICAL
� A ANM-V é em geral aplicada 
amplamente nos campos submarinos, 
devido sua flexibilidade de instalação e 
operação
� Os orifícios de produção e anular 
passam verticalmente por todo o corpo 
da árvore na ANM-V. 
� Válvulas mestras (Master 1 e Master 
2) e válvulas de pistoneio (Swab 1 e 
Swab 2) são montadas verticalmente. 
ANM VERTICAL
� O Tubing Hanger é apoiado 
internamente na cabeça do poço ou em 
uma Base Adaptadora de Produção 
(BAP). 
� ANM-V pode ser recuperada depois 
da fase de completação de 
subsuperfície sem necessidade de 
remoção da coluna de produção
� Para a retirada da coluna de 
produção é obrigatória, previamente, a 
remoção da ANM-V.
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ANM VERTICAL
ANM VERTICAL
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ANM VERTICAL
THS
TH
X-Tree
Cap
1- Tree Cap
2- Corrosion Cap
3- ANM
4- BAP
ANM VERTICAL
M1 - Master de Produção (PMV)
M2 - Master de Acesso ao Anular (AMV)
W1 - Lateral de Produção (PWV)
W2 - Lateral de Acesso ao Anular (AWV)
S1 - Swab de Produção (PSV)
S2 - Swab de Acesso ao Anular (ASV)
XO – Crossover (XOV)
SCSSV - Surface Controlled Subsurface 
Safety Valve (DHSV - Downhole Safety 
Valve)
S2 S1
W1XOW2
M1M2
DHSV
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ANM VERTICAL
PDG - Pressure Downhole Gage 
(DHPT – Downhole Pressure 
Temperature)
TPT - Transdutor de Pressão e de 
Temperatura
TP - Transdutor de Pressão
TT - Transdutor de Temperatura
DHCI - Downhole Chemical Injection
IQ - Injecão Química (Chemical 
Injection – CI)
PDG
S2 S1
W1XOW2
M1M2
DHSV
TPTTP
TPT
IQ1
IQ2
DHCI
ANM – VERTICAL X HORIZONTAL
ANM Vertical ANM Horizontal
� Tubing Hanger na cabeça do poço � Tubing Hanger na árvore
� Válvulas alinhadas � Nenhuma válvula em linha
� Tree Cap � Permite sistema de intervenção
� ANM precisa ser retirada para 
intervenções no poço
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ANM – SEQUENCIA DE INSTALAÇÃO
ANM Vertical ANM Horizontal
� Perfurar e instalar o Tubing Hanger 
e Plugs
� Perfurar e remover o BOP
� Remover o BOP � Instalar a ANM e reconnectar o 
BOP
� Instalar ANM com Riser de 
completação
� Instalar o Tubing Hanger e colocar 
os plugs no tubing
� Remover os plus do tubing � Instalar Tree Cap interna
� Remover Riser de completação, 
instalar Tree Cap
� Remover o BOP
ANM – BASE ADAPTADORA DE PRODUÇÃO (BAP)
� Componente que suporta as linhas de produção, serviço e controle, 
nivelando-as em relação à ANM-V. 
� Tubing Hanger pode ser apoiado na BAP (Tubing head Spool)
� Na BAP existe um berço que recebe e ancora o mandril das linhas de 
produção, serviço e controle, permitindo que a ANM-V possa ser 
recuperada sem necessidade de recolher suas linhas 
� No Brasil a maioria dos poços possuem ANM-V com BAP
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ANM - MÓDULO DE CONEXÃO
Conector Vertical para linhas flexíveis (MCV - Módulo de ConexãoVertical)
ANM - MÓDULO DE CONEXÃO
Conectores para jumpers rígidos
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ANM – CONEXÃO VERTICAL X HORIZONTAL
ANM – PAINEL DO ROV (REMOTE OPERATED VEHICLE)
� Painel de acesso para que o
ROV controle “manualmente”
as vávulasda árvore em
“override”
� Precisa ter “handles” no seu
entorno para pemitir a
estabilização do ROV
� ROV pode operar as
vávulas manuais assim como
as hidraulicamente operadas.
� Painel possui indicadores
visuais de posicionamento de
cada válvula
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ANM – PAINEL DO ROV (REMOTE OPERATED VEHICLE)
ANM – PAINEL DO ROV (REMOTE OPERATED VEHICLE)
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ANM – ATUADOR DE VÁLVULA GAVETA
� Fluido hidráulico proveniente 
do umbilical preenche a câmara 
da vávula
� A mola é pressionada, 
movendo a haste
� Então é alterada a posição da 
válvula
ANM - COMPONENTES ADICIONAIS
� A ANM pode apresentar outros componentes adicionais.
� Esses componentes podem estar instalados diretamente na ANM, ou 
agrupados em um módulo recuperável, também conhecido co Módulo 
de Fluxo (ou Flow Module)
� A vantatagem da instalação modular é a facilidade para fazer uma 
intervenção apenas com uma embarcação de serviço em caso de falha 
do equipamento
� Os principais equipamentos adicionais são:
� Choke
� Medidor multifásico ou monofasico
� Coletor de amostra submarino
� Vávulas dosadoras
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VÁLVULA CHOKE
� A função da válvula Choke é regular a vazão de fluido produzido ou 
injetado por uma válvula controladora de fluxo
� Esta válvula nem sempre é obrigatória na ANM
� A presença do Choke submarino se faz necessária quando a 
configuração do layout é formada com manifolds ou Dayse Chain, pois 
cada poço precisa ter sua vazão controlada individualmente
� Nos casos de poços satélites (Individual Tie-back), o choke pode ser 
instalado na unidade de produção (um para cada poço)
MEDIDOR MULTIFÁSICO
� Também conhecido com Multiphase Flow Meter (MPFM), ele define 
as vazões produzidas de óleo, água e gás e o volume para cada poço
� O MPFM é composto de 2 computadores para aquisição de dados, 
um fica ativo e outro como back-up em caso de falha
� O MPFM se comunica diretamente com o sistema de controle através 
do SCM (Subsea Control Module)
� A presença do MPFM submarino se faz necessária 
quando a configuração do layout é formada com 
manifolds ou Dayse Chain, pois cada poço precisa 
ter sua vazão monitorada.
� A grande vantagem do MPFM é reduzir o número 
de testes de poços que são necessários para 
monitoramento da vazão, reduzindo assim o tempo 
de parada ou diminuição da produção
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MEDIDOR MONOFÁSICO
� Também conhecido com Single Phase Flow Meter (SPFM), ele define 
as vazões injetadas de água ou gás para cada poço
� O SPFM mede a vazão através de um sensor de diferencial de 
pressão
� O SPFM se comunica diretamente com o sistema de controle através 
do SCM (Subsea Control Module)
� A presença do MPFM submarino se faz 
necessária quando a configuração do 
layout é formada com manifolds ou Dayse 
Chain, pois cada poço precisa ter sua 
vazão monitorada.
COLETOR DE AMOSTRA SUBMARINA
� Ferramenta usada para coletar 
amostras de óleo diretamente na ANM
� O objetivo é coletar o óleo nas 
mesmas condições que ele está no 
poço para medição de suas 
propriedades ao longo do tempo, e 
permitir uma melhor calibração do 
MPFM, assim adquirir como um maior 
conhecimento sobre o fluido
� O projeto da ANM deve considerar 
a necessicade da coleta de amostra na 
fase de design.
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VÁLVULAS DOSADORAS
� Válvulas dosadores são necessárias para controlar a vazão de 
químicos que precisam ser injetados dentro do poços.
� Elas são necessárias quando não existe uma mangueira do umbilical 
ligada individualmente desde a platarforma até o poço, isto é, quando 
está sendo utilizado um Sistema de Distribuição Submarina para o 
fornecimento dos químicos para ANMs e poços.
� São importantes para evitar que haja uma sobrepressão dentro do 
poço causada pela falta de controle na vazão da injeção de químicos
� As válvulas dosadoras também podem ser parte integrante de um 
Módulo de Fluxo (Flow Module)
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BACK-UP SLIDES