Aula 7 -Sistemas Submarinos

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Sistemas 
Submarinos
INTRODUÇÃO À ENGENHARIA DE PETRÓLEO
PROF. ILSON PARANHOS PASQUALINO
Introdução à Engenharia de Petróleo
Prof. Ilson Paranhos Pasqualino
Agenda
1. Unidades de Produção
 Jaqueta
 Complacentes
 Jack-up (auto-eleváveis)
 Plataformas de Gravidade
 TLP
 Spar
 Semi-submersíveis
 FPSO
2. Árvore de Natal Molhada
3. Manifolds
4. Flowlines
5. Cabos Umbilicais
6. Risers
7. Pipelines
1- Unidade de Produção; 2- ANM; 
3- Manifold; 4- Flowline; 5- Riser
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Unidade de Produção
Principais Funções
◦ Separar óleo, gás e água
◦ Armazenar o hidrocarboneto produzido
◦ Bombear hidrocarbonetos para o sistema de exportação
◦ Limpar e descartar a água produzida
◦ Limpar e comprimir o gás produzido para 
injeção/combustível
◦ Captar, tratar e injetar água do mar nos reservatórios 
para manutenção da pressão.
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Principais Unidades de Produção
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Jaqueta
 Pioneiras no Mar do Norte e Bacia de
Campos
 Jaquetas são estruturas de revestimento
constituídas por tubos de aço.
 A jaqueta possui de 4 a 8 pés fixos que
permitem criar estabilidade contra a força
de ondas.
 São fixadas através de estacas no fundo
do mar.
 A largura da base é bem maior do que a
do topo, conferindo grande estabilidade à
estrutura
 As unidades de convés são moduladas
 Limitadas a lâminas d’água de até 400 m
devido ao peso da estrutura
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Jaqueta
 Apresentam dificuldade de abandono
 Completação seca ou molhada
 Permitem operações de intervenção
 Nas plataformas fixas são
armazenados os equipamentos de
perfuração, estocagem de
materiais, instalações e pessoal
necessário para que possa haver a
produção de poços de petróleo.
 Porém as plataformas fixas não
estocam petróleo ou gás, estes são
enviados para a terra através de
oleodutos e gasodutos.
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Jaqueta
 Instalação https://www.youtube.com/watch?v=WKpfC9Bu7E8
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Complacentes
 Se assemelham as
plataformas tipo jaqueta, com
tubos de aço e estrutura de
rede de ligas cruzadas.
 O que difere é a formação por
uma torre estreita e flexível
para suportar forças laterais
que desviam a posição natural
da plataforma.
 Com isso, aumenta a
estabilidade em lâminas
d’água superiores a 400
metros.
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Jack-up
 Auto-eleváveis
 Formadas por um casco flutuante
com pernas de aço que variam de
três a quatro estruturas.
 Estas estruturas de apoio são
acionadas de forma mecânica ou
hidráulica.
 Após alcançarem o fundo do mar em
lâminas d’água máximas de 130
metros, a plataforma é elevada
acima do nível do mar, para que
fique em segurança fora do alcance
da influencia das ondas marítimas.
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Jack-up
 As plataformas auto –
eleváveis na sua grande maioria
são rebocadas aos locais
de perfuração ou
de exploração de campos de
reservas pequenas de petróleo,
transportando todo o maquinário
necessário junto ao seu casco, até
o local desejado.
 Podem também serem usadas
como unidade de apoio abrigando
os trabalhadores de outras
plataformas ou embarcações
próximas.
https://www.youtube.com/watch?v=iW70NtYfNPU
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Jack-up https://www.youtube.com/watch?v=HdDoYi8qIQM
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Plataformas de Gravidade
São construídas na maioria das vezes em concreto. Elas se apoiam no fundo
do mar através da gravidade. Conseguem extrair e perfurar em lâminas
d’água de 400 metros de profundidade. Assim como nas plataformas
Jaquetas, as plataformas de gravidade transportam a produção de petróleo
por dutos ou por navios acoplados a elas.
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Plataformas de Gravidade
Curiosidade: A plataforma de 
gravidade Troll A é o maior 
objeto já transportado pela 
superfície do mar. Sua vida útil 
é até o ano de 2066 e 
comporta 2000 operários 
trabalhando 24h por dia.
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TLP
Tension-Leg Plataform : Estrutura de casco (semelhante à SS),
ancorado com tendões.
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TLP
Vantagens
◦ São insensíveis às condições climáticas 
devido ao sistema de amarração
◦ A unidade por ser montada em águas rasas 
antes da instalação
◦ São unidades de completação seca e 
permitem intervenção
◦ Podem ser reutilizadas em outros campos
Desvantagens
◦ Estão limitadas a lâminas d’água de até 
1500 m
◦ São muito caras e possuem baixa 
capacidade de armazenamento
◦ Sistema de ancoragem complexo com 
tendões
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TLP https://www.youtube.com/watch?v=Pm9jfrpAGFo
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Spar Buoy
 A SPAR consiste em um único cilindro
vertical de aço, de grande diâmetro,
ancorado, que opera com um calado de
profundidade constante de cerca de 200
metros, o que gera pequenos movimentos
verticais e, portanto, possibilita o uso de
risers rígidos de produção.
Possuem baixo movimento de heave e 
baixo movimento relativo entre os risers
e o casco
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Spar Buoy
 Utilizam sistema de amarração
convencional
 Instalação semelhante a das jaquetas
 Mais fáceis de construir do que as
demais plataformas flutuantes
 Flexibilidade para alta capacidade de
carga no convés
 Podem ser reutilizadas em outros
campos e antecipar a produção
 Instaladas em lâminas d’água
profundas e ultra profundas
 Completação seca, molhada ou
combinada
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Variações de Spar
1a Geração
Classic Spar
Grande capacidade de
armazenamento
2a Geração 
Truss Spar
Menor peso e custo
3a Geração 
Cell Spar
Flexibilidade e facilidade
de fabricação
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https://www.youtube.com/watch?v=SZkTlhvzUfwSpar Buoy
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https://www.youtube.com/watch?v=8CEkNgEmIyMSpar Buoy
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Semi-Submersível
Vantagens
◦ Apresentam movimentos pequenos para 
condições extremas
◦ São construídas em águas rasas e 
rebocadas ao local de instalação
◦ Podem ser reutilizadas
◦ Instaladas em lâminas d’água profundas 
e ultra profundas 
◦ O sistema de amarração pode ser 
antecipado
Desvantagens
◦ Possuem baixa capacidade de 
armazenamento
◦ Completação molhada
◦ Muito sensíveis ao aumento de peso no 
convés
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Coluna
Queimador
Planta de Produção
Contraventamento
Convés
Amarras
Guindaste
Heliponto
Flutuador
Guincho
Semi-Submersível
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Semi-Submersível
Transporte
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FPSO
Vantagens
 Possuem grande capacidade de
armazenamento
 Possuem baixo custo associado às
conversões
 São construídos em águas rasas antes
da instalação
 Podem ser removidos para manutenção
 Podem ser reutilizados Instaladas em lâminas d’água profundas
e ultra profundas
Desvantagens
 Completação molhada
 O sistema do turret é complexo, caro, e
gera desvantagens em relação aos
risers
 Opções modernas suprimem o turret
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ACOMODAÇÕES
TURRET
PLANTA DE PROCESSO
CASCO
UTILIDADES
(PRAÇA DE MÁQUINAS)
HELIPORTO
OFFLOADING
GUINDASTES
FPSO
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FPSO
Sistemas de Ancoragem
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FPSO
Sistemas de Ancoragem
SPREAD MOORING: amarração que fixa as duas
extremidades do navio, proa e popa, e com isso
restringe todos os movimentos do navio.
Vantagem: não possui estrutura com rolamentos e
swivel, necessários ao sistema turret, que são muito
caros e cuja tecnologia é dominada por poucas
empresas.
CALM YOKE: CALM (catenary anchor leg
mooring) Yoke consiste de uma monobóia
conectada à embarcação por meio de um braço
rígido articulado no casco denominado “Yoke”.
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FPSO
Sistemas de Ancoragem
TURRET: estrutura composta por um
corpo central cilíndrico, conectado ao
casco de uma embarcação através de
rolamentos e uniões rotativas (Swivel),
que permite a chegada das linhas de
amarração e dos risers num único ponto.
Requer apenas uma estação de
offloading na popa do navio, possibilita
uma aproximação e alinhamento seguro
do navio aliviador.
Desvantagens: desgaste dos risers
(movimentos de pitch); poucas empresas
no mundo detém essa tecnologia, então é
uma escolha mais custosa e arriscada. Turret Externo
Turret Interno
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FPSO
Sistemas de Ancoragem
FPSO Bohai Shi Ji ( China ) com Sistema de ancoragem 
Tower Yoke
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FPSO
Sistemas de Ancoragem https://www.youtube.com/watch?v=Qn1TyKMrkX4
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Árvore de Natal Molhada (ANM)
É um sistema de válvulas para direcionar
e controlar a produção ou injeção do
poço
Em geral está conectada há três linhas
◦ Um flowline de produção
◦ Um flowline de injeção
◦ Uma linha de controle (umbilical)
Contém diversas válvulas de segurança
controladas por um sistema hidráulico ou
eletro-hidráulico
Permite operações de intervenção e
pode ser controlada por um ROV Árvore de Natal Vertical
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Manifolds
•Utilizados para direcionar fluidos
produzidos ou injetados entre os
poços e a unidade de produção
Manifold (coletor) Submarino
• Consiste de uma rede de
tubulações com válvulas, chokes
e conexões
• Os manifolds modernos
possuem módulos separados
dedicados a cada poço
• Equipamento intermediário entre
os flowlines e os risers
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Manifolds
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Flowlines
Linhas de transferência de fluidos 
entre os componentes submarinos
◦ ANM para manifold
◦ Manifold para PLET (pipeline end 
termination)
Utilizados quando os poços não se 
encontram diretamente abaixo da 
unidade de produção
Podem ser dutos rígidos ou flexíveis
Dimensionamento
◦ Capacidade de resistir à pressão 
externa
◦ Capacidade de isolamento 
térmico Flowline connector: to connect subsea flowlines and
umbilicals via a jumper to the subsea Xmas tree.
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Cabos Umbilicais
Transmitem sinais de
controle (elétricos e/ou
hidráulicos) para os
equipamentos submarinos
Umbilical Eletro-Hidráulico
Os cabos umbilicais são associados às
condições de controle
•Número de funções
•Distância (afastamento + profundidade)
•Tempo de resposta
• Hidráulico (pequenas distâncias)
• Multiplexado (grandes distâncias)
• Elétrico (distâncias muito grandes)
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Risers
Conectam o manifold ou ANM a unidade 
de produção
Destinados a produzir ou injetar fluidos
Podem ser rígidos ou flexíveis
Dimensionamento
◦ Resistência ao carregamento 
combinado
◦ Pressão externa
◦ Tração
◦ Flexão
◦ Resistência à fadiga
◦ Capacidade de isolamento térmico
Riser Rígido
Riser Flexível
flowline
riser
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Pipeline
Constitui uma estrutura estática
Utilizado para a exportação de óleo ou 
gás
Composto de um duto rígido de parede 
simples ou sanduíche
Pode ter centenas de quilômetros
Dimensionamento
◦ Capacidade de resistir à pressão 
externa
◦ Capacidade de isolamento térmico
Pipelines para Exportação 
em Plataforma Fixa
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TECABTECAB
PONTO-APONTO-A
PPG-1PPG-1
PGP-1PGP-1
CARAPEBACARAPEBA VERMELHOVERMELHO
SBM-4SBM-4
22” 
83KM
22” 
83KM
24” 
82KM
24” 
82KM
P-25P-25 P-31P-31
ALBACORAALBACORA
P-19P-19
P-18P-18
P-27P-27
P-20P-20
SBM-5SBM-5
JURUPEMAJURUPEMA
IMO-4IMO-4
P-32P-32
P-47P-47
MARLIMMARLIM
P-33P-33 P-26P-26
P-38P-38 P-40P-40
P-37P-37
ESPFESPF
MARLIM
SUL
MARLIM
SUL
VIDALVIDAL
CAIRUCAIRU
P-35P-35
H.DIASH.DIAS
J.BONIFÁCIOJ.BONIFÁCIO
F.SHIPF.SHIP
P-34P-34
BARRACUDABARRACUDA
REDUCREDUC
P-08P-08PCE-1PCE-1
PPM-1PPM-1
P-12P-12
SS-06SS-06
P-07P-07
P-15P-15
IMO-3IMO-3
CENTRO
SUL
CENTRO
SUL
ESPADARTEESPADARTE
SBM-1SBM-1
PNA-1PNA-1 PNA-2PNA-2
PCH-1PCH-1
PCH-2PCH-2
P-09P-09
NORTENORTE
SEILLEANSEILLEAN
FPSO-BRFPSO-BR
RONCADORRONCADOR
JUBARTEJUBARTE
Sistema de Escoamento de Óleo na 
Bacia de Campos
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20 %
80%
RLAM (BA)
REVAP/RPBC/REPLAN/RECAP (SP)
REPAR (PR)
REFAP (RS)
MADRE DE DEUS (BA)
S. SE BASTIÃO (SP)
S. Fc o. do SUL (SC)
TRAMANDAÍ (RS)
 DUTO S
REFINARIAS
 TERMINAIS
CABIÚNAS (RJ)
CAMPOS ELÍSEOS (RJ)
ILHA GRANDE (RJ)
ILHA D`Á GUA (RJ)
REGAP (MG)
REDUC (RJ)
Destino em Terra
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TECABTECAB
PTO-APTO-A
PPG-1PPG-1
PGP-1PGP-1
CARAPEBASCARAPEBAS VERMELHO
S
VERMELHO
S
12”x 84 km12”x 84 km
P-25P-25
P-31P-31 ALBACORAALBACORA
P-19P-19
P-18P-18P-27P-27
P-20P-20
MARLIMMARLIM
P-33P-33
P-26P-26
P-40P-40
P-37P-37
ESPFESPF
MARLIM
SUL
MARLIM
SUL
P-35P-35
REDUCREDUC
P-08P-08
P-12P-12
P-07P-07
P-15P-15
SULSUL
ESPADARTEESPADARTE
PNA-1PNA-1
PNA-2PNA-2
PCH-1PCH-1
PCH-2PCH-2 P-09P-09
NORTENORTE
NORDESTENORDESTE
PPM-1PPM-1
PCE-1PCE-1
12”x 95 km12”x 95 km
20”x 87 km20”x 87 km
18”x 113 km18”x 113 km
14”x 25 km14”x 25 km
16”x 47 km16”x 47 km
16”x 45 km16”x 45 km
12”x 39 km12”x 39 km
CENTROCENTRO
MSGAMSGA
PLEM 1PLEM 1
PLEM 2PLEM 2
PLEM MRLPLEM MRL
FPBRFPBR
RONCADORRONCADOR
PLEM YPLEM Y
PLEM PLEM 
12”x 2 km12”x 2 km
20”x 49 km20”x 49 km
8”x 17 km8”x 17 km
- GÁS BP
- GÁS AP
- MULTI-
FÁSICO
- PROJETO
MSGBMSGB
10”x 3 km10”x 3 km
12”x 7 km12”x 7 km12”x 3 km12”x 3 km
PLEM PLEM 
10”x 40 km10”x 40 km
10”x 21 km10”x 21 km
Sistema de Escoamento de Gás na 
Bacia de Campos
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Obrigada!
geovana@lts.coppe.ufrj.br
ilson@lts.coppe.ufrj.br
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