Trabalho de Graduação - plataformas offshore
vitormazzini
vitormazzini16 de Outubro de 2014

Trabalho de Graduação - plataformas offshore

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Curso de Graduação em Tecnologia em Construção Naval. Plataformas offshore: uma breve análise desde a construção ao descomissionamento.
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PLATAFORMAS OFFSHORE

UMA BREVE ANÁLISE DESDE A CONSTRUÇÃO AO

DESCOMISSIONAMENTO

Tailand Oliveira de Amorim

Rio de Janeiro

2010

TAILAND OLIVEIRA DE AMORIM

Aluna do Curso de Tecnologia em Construção Naval

Matrícula 0723800054

PLATAFORMAS OFFSHORE

UMA BREVE ANÁLISE DESDE A CONSTRUÇÃO AO

DESCOMISSIONAMENTO

Trabalho de Conclusão de Curso, TCC,

apresentado ao Curso de Graduação em

Tecnologia em Construção Naval, da UEZO,

como parte dos requisitos para a obtenção do grau

de Tecnólogo em Construção Naval.

Orientador: Érico Vinícius Haller dos Santos da

Silva.

Rio de Janeiro

Dezembro de 2010

ii

PLATAFORMAS OFFSHORE

UMA BREVE ANÁLISE DESDE A CONSTRUÇÃO AO

DESCOMISSIONAMENTO

Elaborado por Tailand Oliveira de Amorim

Aluna do Curso de Tecnologia em Construção Naval da UEZO

Este trabalho de Graduação foi analisado e aprovado com grau:....................

Rio de Janeiro, 21de dezembro de 2010.

_____________________________________

Prof. Carlos Alberto Martins Ferreira - D.Sc.

_______________________________________

Prof. Humberto Antônio Ramos Rocha

_____________________________________

Prof. Érico Vinícius Haller dos Santos da Silva

Presidente

RIO DE JANEIRO, RJ - BRASIL

DEZEMBRO DE 2010

iii

EPÍGRAFE

“E sabemos que todas as coisas cooperam para o bem daqueles que amam a Deus, daqueles

que são chamados segundo o seu propósito”

Apóstolo S. Paulo, Carta aos Romanos (cap. 8; vers. 28)

iv

AGRADECIMENTOS

Primeiramente, agradeço a Deus por ter me direcionado os passos e me sustentado nesta

importante fase da minha vida, sem Ele não teria conseguido atingir meus objetivos.

A minha mãe, Maria Inês Oliveira de Amorim, a pessoa que mais me apoiou e me

encorajou a continuar em meio às dificuldades e, acima de tudo, me ensinou a ultrapassar

obstáculos e vencer desafios. E ao meu pai, José Jorge de Amorim, por acreditar em mim e

me apoiar financeiramente, pois sei que não foi fácil.

Ao meu namorado Marcos, por ter sido sempre compreensivo e paciente.

Agradeço ao meu professor e orientador, Érico Vinícius Haller dos Santos da Silva, pela

compreensão e por ter acreditado na minha capacidade para o desenvolvimento e

conclusão deste trabalho;

Ao André Longo que muito me ajudou, seja com material, seja tirando dúvidas;

E é com a frase de Michael Jordan, “O talento ganha jogos, mas trabalho em equipe e

inteligência, vencem campeonatos” que quero agradecer aos meus amigos e professores,

pois eles, que de forma direta ou indiretamente, me ajudaram a vencer este “campeonato”.

v

DEDICATÓRIA

Dedico este trabalho a Deus, porque d’Ele, por Ele e para Ele são

todas as coisas.

Aos meus pais, pela orientação que me deram e que me ajudou a

chegar até aqui.

Ao meu namorado Marcos; pelo amor, compreensão e incentivo.

Aos meus amigos mais próximos, inclusive a Gysele e ao Ulysses,

pelos momentos incríveis que me proporcionaram nesta fase da

minha vida.

vi

RESUMO

Há mais de 50 anos, em 1947, no Golfo do México, as primeiras plataformas

offshore foram instaladas. Desde então a produção de petróleo no mar vêm crescendo,

mesmo diante das crises, com isso ocorreu também o crescimento da construção das

plataformas, bem como o desenvolvimento de novas técnicas, novas unidades de produção

e instalação destas estruturas. Atualmente, é o descomissionamento que vêm crescendo

como principal tema nos congressos. Uma vez que, a maioria das plataformas instaladas

está perto de seu final de vida útil.

O presente trabalho fará uma breve análise dos processos de construção, instalação,

bem como a desativação e descomissionamento das principais plataformas offshore. Este

trabalho aborda os efeitos das instalações destas plataformas no meio ambiente marinho e

as principais opções de descomissionamento já estudas até o momento. A metodologia de

pesquisa foi baseada nas revisões bibliográficas de livros, artigos, teses e demais

documentos pertinentes às técnicas de construção, instalação e descomissionamento de

plataformas offshore.

Palavras-chave: Plataformas Offshore, Instalações Offshore, Construção de Plataformas,

Descomissionamento.

vii

LISTA DE FIGURAS

Página

FIGURA 2.1 – Desenho Esquemático de uma Plataforma Jaqueta .................................................. 4

FIGURA 2.2 – Torre Complacente ................................................................................................... 5

FIGURA 2.3 – Auto - Elevatória ...................................................................................................... 6

FIGURA 2.4 – Plataforma Fixa de Gravidade .................................................................................. 7

FIGURA 2.5 – Plataforma Semi - Submersível ................................................................................ 8

FIGURA 2.6 – FPSO ........................................................................................................................ 9

FIGURA 2.7 – TLP ......................................................................................................................... 10

FIGURA 2.8 – Forças Atuantes na Plataforma SPAR .................................................................... 11

FIGURA 2.9 – Plataforma SPAR BUOY ....................................................................................... 12

FIGURA 2.10 – Plataforma Truss SPAR ....................................................................................... 13

FIGURA 2.11 – Plataforma Cell SPAR .......................................................................................... 13

FIGURA 3.1 – Construção das Colunas da TLP ............................................................................. 16

FIGURA 3.2 – Construção da Plataforma Cell SPAR Assembly ................................................... 18

FIGURA 4.1 – Transporte de uma Plataforma Semi-Submersível por Heavy Lift......................... 21

FIGURA 4.2 – Transporte de uma estrutura Jaqueta por Barcaça .................................................. 21

FIGURA 4.3 – Desenho Esquemático da Instalação da Plataforma Jaqueta .................................. 22

FIGURA 4.4 – Transporte dos Tanques .......................................................................................... 23

FIGURA 4.5 – Construção das Colunas ......................................................................................... 24

FIGURA 4.6 – Plataforma Semi-Submersível de Perfuração Instalada .......................................... 25

FIGURA 4.7 – Vista 3D de um sistema DICAS ............................................................................. 26

FIGURA 4.8 – Sistema Turret ........................................................................................................ 27

FIGURA 4.9 – Enchimento dos Tanques ........................................................................................ 29

FIGURA 4.10 – Início e Fim da Verticalização .............................................................................. 29

FIGURA 5.1 – SPAR como fonte de Energia Eólica ...................................................................... 34

FIGURA 5.2 –Plataforma Troll A comparada a Torre Eiffel.......................................................... 36

FIGURA 5.3 – Imagem Artística dos Compartimentos para Lastro ............................................... 37

viii

FIGURA 5.4 – Remoção Completa de uma Jaqueta ....................................................................... 38

FIGURA 5.5 – Remoção Parcial ..................................................................................................... 41

FIGURA 5.6 – Tombamento no Local ............................................................................................ 43

ix

LISTA DE TABELAS

Página

TABELA 4.1 – DIFERENÇAS ENTRE O TRANSPORTE REALIZADO POR NAVIOS E

BARCAÇAS .................................................................................................................................... 20

TABELA 5.1 – TIPOS E CLASSIFICAÇÃO DOS RESÍDUOS. .................................................. 50

x

SUMÁRIO

Página

CAPÍTULO 1 - INTRODUÇÃO ..................................................................................................... 1

CAPÍTULO 2 - TIPOS DE PLATAFORMAS OFFSHORE ....................................................... 2

2.1. PLATAFORMAS FIXAS .......................................................................................................... 3

2.1.1. Jaqueta ........................................................................................................................ 3

2.1.2. Torre Complacente ..................................................................................................... 4

2.1.3. Auto – Elevatória ....................................................................................................... 5

2.1.4. Plataforma de Gravidade ............................................................................................ 6

2.2. PLATAFORMAS FLUTUANTES ............................................................................................ 7

2.2.1. Semi-Submersível ...................................................................................................... 8

2.2.2. Floating Production Storage Offloading (FPSO) ....................................................... 9

2.2.3. TLP (Tension Leg Platform) .................................................................................... 10

2.2.4. SPAR ........................................................................................................................ 10

2.2.4.1. SPAR BUOY .................................................................................................... 12

2.2.4.2. TRUSS SPAR .................................................................................................. 12

CAPÍTULO 3 - CONSTRUÇÃO DE PLATAFORMAS OFFSHORE ..................................... 14

3.1. JAQUETA ................................................................................................................................ 14

3.2. AUTO – ELEVATÓRIA .......................................................................................................... 15

3.3. FIXA DE GRAVIDADE .......................................................................................................... 15

3.4. SEMI – SUBMERSÍVEL ......................................................................................................... 15

3.5. TLP..... ...................................................................................................................................... 16

xi

3.6. FPSO ........................................................................................................................................ 16

3.7. SPAR ........................................................................................................................................ 17

CAPÍTULO 4 - INSTALAÇÃO DE PLATAFORMAS OFFSHORE ....................................... 19

4.1. TRANSPORTE DAS PLATAFORMAS .................................................................................. 19

4.2. INSTALAÇÃO DAS PLATAFORMAS FIXAS ...................................................................... 22

4.2.1. Instalação das Jaquetas .................................................................................................. 22

4.2.2. Instalação das Plataformas de Gravidade ................................................................. 23

4.2.1. Instalação das Auto – Elevatórias ................................................................................. 24

4.3. INSTALAÇÃO DAS PLATAFORMAS FLUTUANTES ...................................................... 24

4.3.1. Semi – Submersível ....................................................................................................... 25

4.3.2. Floating Productions Storage Offloading (FPSO) ......................................................... 26

4.3.3. Tension Leg Platform (TLP) ......................................................................................... 28

4.3.4. SPAR ............................................................................................................................. 28

CAPÍTULO 5 - DESCOMISSIONAMENTO ............................................................................. 30

5.1. MOTIVOS PARA O DESCOMISSIONAMENTO ................................................................. 30

5.2. PROCESSO DE DESCOMISSIONAMENTO ........................................................................ 31

5.2.1. FPSO e Plataforma Semi-Submersível .......................................................................... 32

5.2.2. Tension Leg Platform .................................................................................................... 33

5.2.3. SPAR ............................................................................................................................. 33

5.2.4. Plataforma Fixa de Gravidade ....................................................................................... 35

5.2.5. Jaqueta e Torre Complacente ........................................................................................ 37

5.2.5.1. Remoção Completa ................................................................................................ 38

5.2.5.2. Remoção Parcial ..................................................................................................... 40

5.2.5.3. Tombamento no Local ........................................................................................... 43

xii

5.2.5.4. Reutilização ............................................................................................................ 44

5.2.5.5. Deixar no Local ...................................................................................................... 44

5.3. ETAPAS DO DESCOMISSIONAMENTO ............................................................................ 46

5.3.1. Planejamento e Gerenciamento do Projeto ................................................................... 46

5.3.2. Mobilização de Navios para a Operação ....................................................................... 47

5.3.3. Tamponamento dos Poços ............................................................................................. 47

5.3.4. Preparação da Plataforma para a Remoção ................................................................... 48

5.3.5. Remoção Estrutural ....................................................................................................... 48

5.3.6. Descarte de Resíduos .................................................................................................... 49

5.3.7. Limpeza do Local .......................................................................................................... 49

5.3.8. Verificação .................................................................................................................... 51

CAPÍTULO 6 - CONCLUSÃO ..................................................................................................... 53

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ......................................................................................... 55

CAPÍTULO 1

INTRODUÇÃO

As primeiras plataformas offshore foram instaladas em 1947 no Golfo do México.

As instalações vêm crescendo juntamente com a demanda de petróleo e, apesar da crise do

petróleo, entre as décadas de 60 e 70, esse crescimento não parou, pelo contrário,

aumentou não só as instalações de plataformas como também as técnicas utilizadas na

extração de petróleo, não só de forma quantitativa como qualitativa.

Há vários tipos de plataformas utilizadas, podendo ser classificadas de diversas

maneiras, o impacto ambiental causado por elas difere na forma de instalação e nas

subestruturas utilizadas.

Estima-se que, aproximadamente, 7.850 plataformas de produção de petróleo e gás

estão instaladas nas plataformas continentais de mais de 53 países ao redor do mundo

(FERREIRA, 2003). A maior parte se encontra em seu final de vida útil e a preocupação

que deve existir hoje é como desativá-las. Segundo Ruivo (2001), descomissionamento é o

processo que ocorre no final da vida útil das instalações de exploração e produção de

petróleo e gás. Refere-se ao desmantelamento e, na maioria dos casos, na remoção dos

equipamentos. Pode ser descrito como a melhor maneira de encerrar a operação de

produção no final da vida produtiva do campo.

Tendo em vista a importância das plataformas offshore e o seu

descomissionamento, o presente trabalho tem por finalidade analisar, brevemente, as

formas de construção e instalação das unidades offshore além de abordar de forma sucinta

o descomissionamento.

2

CAPÍTULO 2

TIPOS DE PLATAFORMAS OFFSHORE

As plataformas podem ser classificadas de diversas maneiras, porém as três mais

usadas são:

a) Fixa ou Flutuante, sendo a primeira, aquelas que são apoiadas no fundo do mar e

entende-se por plataforma flutuante uma estrutura complacente posicionada por

sistema de ancoragem;

b) Perfuração ou Produção, sendo a primeira, que perfura os poços produtores e

exploratórios de petróleo e as unidades de produção são posicionadas nos campos

já descobertos;

c) Completação Seca ou Molhada, diferem na posição que é usada a árvore de natal1,

se é colocada em cima da plataforma é dita seca, se for colocada no fundo do mar

(cabeça do poço) é dita molhada.

É o EVTE (Estudo de Viabilidade Técnico Econômica) que dita qual a melhor

plataforma para ser usada no tipo de exploração, pois há limitações quanto a lamina

d’água, o escoamento de óleo e viabilidade econômica do processo.

Este trabalho irá analisar as principais plataformas offshore utilizadas, de acordo

com a classificação destas em fixas ou flutuantes. Desde a construção destas até o seu final

de vida útil e descomissionamento da mesma.

1 Válvula de segurança e de controle do fluxo de petróleo que permite o fechamento do poço em caso de

emergência ou necessidade operacional.

3

2.1.PLATAFORMAS FIXAS

São unidades de produção ou perfuração fixadas no solo marinho, através de

estacas ou por gravidade. São caracterizadas por estarem apoiadas diretamente no solo

marinho e por serem utilizadas em lâmina d’água pequena, em torno de 300 metros.

Foram as primeiras plataformas offshore a serem desenvolvidas e as mais

comumente utilizadas. Porém a principal limitação desse tipo de unidade é a lamina d’água

a ser instalada, uma vez que em águas mais profundas a instabilidade aumenta, fazendo

com que a base desse tipo de plataforma tenha que ser muito grande, e é inviável a

quantidade de aço empregada para construção desse tipo de projeto. Os poços de petróleo a

serem explorados hoje estão há mais de 4000 metros e nessa profundidade são usadas as

plataformas flutuantes.

Por quase não possuírem movimentos todas as plataformas fixas permitem

completação seca, ou seja, a árvore de natal encontra-se na superfície. Há quatro tipos de

plataformas fixas: Jaqueta, Torre Complacente, Auto – Elevatória e de Gravidade.

2.1.1. Jaqueta

São estruturas utilizadas tanto para perfuração quanto produção de petróleo. Tem

como principal característica uma estrutura de revestimento constituída por tubos de aço,

por isso recebe o nome de jaqueta. É formada por uma estrutura treliçada e fixada no solo

marinho através de estacas, possui geralmente de 4 a 8 pés fixos para alcançar a

estabilidade contra a força de ondas. A FIGURA 2.1 mostra o esquema da estrutura de uma

plataforma fixa do tipo Jaqueta.

O óleo produzido é escoado diretamente para terra através de dutos ou podem ser

utilizados navios acoplados à plataforma. Porém, esta não é a forma mais utilizada. Faz

4

completação seca, ou seja, a árvore de natal está posicionada acima da linha d’água, na

plataforma.

FIGURA 2.1 – Desenho Esquemático de uma Plataforma Jaqueta

Fonte: http://www.esru.strath.ac.uk/EandE/Web_sites/98-9/offshore/rig.jpg Acessado em 7/12/2010.

2.1.2. Torre Complacente

Tem características semelhantes à plataforma do tipo Jaqueta, possui tubos de aço

como revestimento e estrutura treliçada. O que difere é o formato. Enquanto a jaqueta

possui base mais ampla, a torra complacente é formada por uma torre estreita e flexível

para suportar forças laterais através de deflexões. Com isso, aumenta a estabilidade em

lâminas d’água superiores a 400 metros.

5

FIGURA 2.2 –Torre Complacente

Fonte: SILVA, 2008.

2.1.3. Auto – Elevatória

Conhecidas também como Jack-up, as plataformas auto-elevatórias são unidades

móveis que, quando estão em operação, são fixadas no solo marinho através de pernas

treliçadas que se encontram nas extremidades da plataforma.

São conhecidas como Jack-up, pois uma vez rebocada até o local de exploração, as

pernas são fixadas no fundo do mar e a plataforma é erguida sobre essas pernas, acima da

linha d’água.

Tem por finalidade a perfuração de poços exploratórios de petróleo na plataforma

continental em lâminas d’água de até 130 metros e, portanto, são projetadas para se mover

de local para local de exploração.

6

FIGURA 2.3 - Plataforma Auto – Elevatória

Fonte: BAESSO, 2010.

2.1.4. Plataforma de Gravidade

São plataformas fixadas no solo marinho por gravidade e são construídas em

concreto ou em aço. Tem como finalidade a produção de petróleo até 400 metros de

profundidade e, assim como a Jaqueta, podem escoar o óleo produzido por dutos ou navios

acoplados a ela.

Estas plataformas não necessitam de utilização de âncoras. Segundo Chakrabarti

(2005), estas estruturas são bastante adequadas tanto para a produção quanto para

armazenamento de petróleo.

Assim como todas as outras unidades fixas de produção a plataforma de gravidade

possui completação seca, devido à estabilidade que a plataforma fixa de gravidade possui.

7

FIGURA 2.4 - Plataforma Fixa de Gravidade

Fonte: MEDEIROS, 2009.

2.2.PLATAFORMAS FLUTUANTES

Com a descoberta de petróleo em lamina d’água superior a 1000 metros foi

necessário o desenvolvimento de novas técnicas de exploração. Então, surgiram as

plataformas flutuantes que são estruturas complacentes instaladas através de um sistema de

ancoragem.

Existem vários tipos de unidades flutuantes que diferem pelo fato de produzir e

armazenar petróleo, apenas produzir ou apenas armazenar. Este trabalho abordará as

plataformas semi-submersíveis, o FPSO (Floating Production Storage Offloading ), a TLP

(Tension Leg Platform) e a SPAR.

8

2.2.1. Semi-Submersível

São estruturas flutuantes utilizadas para perfuração ou produção de petróleo. É

formada basicamente por flutuadores (pontoons), contraventamentos (bracings), colunas e

o convés (Upper Hull) que suporta os principais equipamentos de perfuração ou produção.

São os Flutuadores os responsáveis pela maior parte do empuxo, garantindo a

flutuabilidade da plataforma, por se localizarem abaixo da linha d’água eles também

minimizam os movimentos de onda da plataforma. Já as colunas são responsáveis pela

estabilidade da plataforma não deixando que ela vire (emborque).

O escoamento do óleo produzido pode ser feito por dutos, porém dependendo da

profundidade que é instalada a plataforma são mais usados navios de armazenamento

acoplado junto à plataforma.

Esses tipos de plataformas fazem completação molhada, com a árvore de natal no

poço, devido aos movimentos de onda aos quais as unidades são submetidas.

FIGURA 2.5 - Plataforma Semi – Submersível

Fonte: Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, 2003.

9

2.2.2. Floating Production Storage Offloading (FPSO)

Os FPSOs são unidades estacionárias flutuantes (Floating) que produzem

(Production) e armazenam (Storage) petróleo e efetuam o escoamento (Offloading) deste.

Surgiram por causa da necessidade de exploração em águas profundas e o término de vida

útil de navios petroleiros, inicialmente eram utilizados cascos de navios petroleiros

desativados para a construção das plataformas. Isso acontecia porque não só era mais

barato que a construção de uma nova unidade como também era mais rápido.

A ideia central dos FPSOs é garantir uma grande capacidade de armazenamento

que permita a instalação dessas unidades em campos muito afastados da costa, onde a

instalação de linhas de duto torna-se proibitiva (GROVE, 2005).

FIGURA 2.6 - FPSO

Fonte: GROVE, 2005.

10

2.2.3. TLP (Tension Leg Platform)

São unidades flutuantes tanto de perfuração quanto de produção de petróleo. Possui

o casco semelhante a uma plataforma semi – submersível, porém as TLPs são ancoradas

por tendões de aço fixados no mar através de estacas, a flutuabilidade do casco faz com

que os cabos fiquem tracionados reduzindo o movimento de heave da plataforma. Isso

ajuda na completação que pode ser do tipo seca, facilitando o controle do fluxo de óleo e

aumentando a segurança da extração deste.

FIGURA 2.7 - TLP

Fonte: http://www.projectconsulting.com/images/projects/img50.jpg Acessado em 7/12/2010.

2.2.4. SPAR

As plataformas SPAR são utilizadas para exploração em águas profundas, em torno

de 1650 metros. Possui maior estabilidade do que as plataformas citadas anteriormente,

gerando poucos movimentos verticais, devido ao tamanho do calado da plataforma, a

11

resultante de vento, de corrente e onda não conseguem deslocar significamente o centro de

rotação, possibilitando desta forma uma diminuição dos efeitos de onda e movimentos

verticais, conforme mostra a FIGURA 2.8. Isso possibilita não só o uso de risers rígidos de

produção como também a completação seca.

Estas plataformas têm como principais características o calado de operação com

cerca de 200 metros, o baixo custo, podendo utilizar um sistema de amarração

convencional.

FIGURA 2.8 - Forças Atuantes na Plataforma SPAR

Fonte: Desconhecida.

Há três tipos de plataformas SPARs, baseadas na evolução do conceito da mesma,

que são:

a) Spar Buoy;

b) Truss Spar;

12

c) Cell Spar.

2.2.4.1. SPAR BUOY

Possui como principal característica o casco em formato de um único cilindro

vertical, composto por aço, que flexibiliza a capacidade de carga no convés. Este foi o

primeiro conceito de plataforma SPAR a ser desenvolvido.

FIGURA 2.9 - Plataforma SPAR BUOY

Fonte: http://www.epmag.com/Magazine/2008/9/item8296.phpAcessado em 8/12/2010.

2.2.4.2. TRUSS SPAR

Consiste na principal evolução do conceito da plataforma SPAR, que é a

substituição do cilindro na região abaixo dos tanques por uma estrutura treliçada e por

placas horizontais que minimizam os efeitos de onda e diminuem os movimentos verticais

da plataforma.

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