AVALIA£â€£’O DE GARANTIA DE ESCOAMENTO EM SISTEMAS app.uff.br/riuff/bitstream/1/4095/1/BRUNO V M e J£â€°SSICA

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  • UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE

    ESCOLA DE ENGENHARIA

    CURSO DE ENGENHARIA DE PETRÓLEO

    BRUNO VILACHÃ DE MATTOS JÉSSICA CARVALHO LIMA LUSTOSA

    AVALIAÇÃO DE GARANTIA DE ESCOAMENTO EM SISTEMAS

    SUBSEA TO SHORE

    NITERÓI, RJ

    JULHO/2017

  • BRUNO VILACHÃ DE MATTOS JÉSSICA CARVALHO LIMA LUSTOSA

    AVALIAÇÃO DE GARANTIA DE ESCOAMENTO EM SISTEMAS

    SUBSEA TO SHORE

    Trabalho de conclusão de curso de graduação apresentado ao Curso de Engenharia de Petróleo da Universidade Federal Fluminense, como requisito parcial para a obtenção do título de Engenheiro de Petróleo.

    Orientadores: Juliana Souza Baioco Lizandro de Sousa Santos

    NITERÓI, RJ

    JULHO/2017

  • BRUNO VILACHÃ DE MATTOS JÉSSICA CARVALHO LIMA LUSTOSA

    AVALIAÇÃO DE GARANTIA DE ESCOAMENTO EM SISTEMAS

    SUBSEA TO SHORE

    Trabalho de conclusão de curso de graduação apresentado ao Curso de Engenharia de Petróleo da Universidade Federal Fluminense, como requisito parcial para a obtenção do título de Engenheiro de Petróleo.

    Aprovado em 14 de julho de 2017.

    BANCA EXAMINADORA

    __________________________________________

    Profª Drª Juliana Souza Baioco – UFF (Orientadora)

    __________________________________________

    Profº Drº Lizandro de Sousa Santos – UFF (Co-orientador)

    __________________________________________

    Profº Drº João Felipe Mitre de Araujo - UFF

    __________________________________________

    Profº Drº João Crisósthomo Queiroz Neto - UFF

    NITERÓI, RJ

    2017

  • Dedicamos este projeto à Deus por estar sempre à frente de nossas vidas, dando sustento físico e emocional para que este projeto pudesse acontecer.

  • RESUMO

    Este projeto desenvolve um estudo sobre os desafios da Garantia de

    Escoamento nas linhas de produção de petróleo de um sistema subsea to shore.

    O processo do escoamento acontece ao longo de uma grande extensão de dutos

    submarinos, em condições extremas de altas pressões e baixas temperaturas

    de águas profundas. Tais fatores podem ocasionar o surgimento de diversos

    problemas, podendo-se destacar a formação de hidratos, que acarreta na

    obstrução de parte do escoamento ou até mesmo na interrupção total da

    produção do poço. Assim, foram realizados alguns estudos de caso para um dos

    campos mais importantes que utilizam o sistema subsea to shore no mundo, o

    Campo Ormen Lange, onde realizou-se testes no software UniSim em busca de

    gerar soluções para a diminuição na formação dos hidratos através da injeção

    de inibidores.

    Palavras-chave: subsea to shore, garantia de escoamento, dutos submarinos,

    condições extremas, hidratos.

  • ABSTRACT

    This project develops a study on flow assurance in the oil production lines of a

    subsea to shore system. The flow process takes place along a large stretch of

    submarine pipelines, under extreme conditions of high pressures and low deep

    water temperatures. Such factors brings some problems, as the formation of

    hydrates wich causes total or parcial interruption of the flow and can stops the

    operation of the well. Therefore, some case studies were performed at one of the

    most important fields in the world that uses the subsea to shore system, the

    Ormen Lange. Tests were carried out in UniSim software to generate solutions

    for the reduction in the formation of hydrates through the injection of inhibitors.

    Keywords: subsea to shore, flow assurance, submarine pipelines, extreme

    conditions, hydrates.

  • SUMÁRIO

    1 INTRODUÇÃO .......................................................................................................................9

    2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ....................................................................................................11

    2.1 Tipos de unidades de produção ....................................................................... 11

    2.2 Subsea to shore ................................................................................................ 12

    2.2.1 Subsea to shore no Brasil e no Mundo ...............................................................12

    2.2.2 Campo Ormen Lange ..........................................................................................13

    2.3 Componentes do Sistema submarino .............................................................. 15

    2.3.1 Cabeça de poço ..................................................................................................15

    2.3.2 Árvore de Natal Molhada ...................................................................................16

    2.3.3 Manifold .............................................................................................................16

    2.3.4 Dutos submarinos ...............................................................................................17

    2.3.5 Umbilicais ...........................................................................................................19

    2.4 Tipo de desenvolvimento submarino .............................................................. 19

    2.4.1 Tie-back ..............................................................................................................19

    2.4.2 Stand-alone ........................................................................................................20

    2.5 Garantia de Escoamento .................................................................................. 21

    3 HIDRATO.............................................................................................................................23

    3.1 Garantia de Escoamento .................................................................................. 23

    3.2 O que é Hidrato ................................................................................................ 24

    3.3 Formação do hidrato ....................................................................................... 24

    3.4 Tipos de Inibidores ........................................................................................... 27

    3.4.1 Termodinâmico ..................................................................................................27

    3.4.2 Cinético ...............................................................................................................29

    3.4.3 Antiaglomerante .................................................................................................30

    4 SUBSEA TO SHORE ..............................................................................................................31

    4.1 Ormen Lange .................................................................................................... 31

    4.1.1 Desafios do sistema ............................................................................................34

    5 METODOLOGIA...................................................................................................................40

    5.1 ESTUDO DE CASO ............................................................................................. 40

    5.1.1 Testes para escoamento adiabático ...................................................................42

    5.1.2 Testes para escoamento com troca de calor ......................................................43

    5.1.3 Comparação .......................................................................................................47

    5.1.4 Envelope de Hidratos..........................................................................................48

    5.1.5 Perfil do sistema de escoamento com o envelope de Hidrato ...........................53

  • 6 CONCLUSÃO .......................................................................................................................54

    6.1 Sumário ............................................................................................................ 54

    6.2 Discussões de resultados ................................................................................. 54

    6.3 Trabalhos futuros ............................................................................................. 55

    7 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS...........................................................................................56

  • 9

    1 INTRODUÇÃO

    Por conta das consecutivas crises que atingiram o mercado de petróleo,

    as empresas se viram obrigadas a investir em tecnologias que reduzissem os

    custos e impactos socioambientais, porém sem perder a eficiência e a qualidade

    da produção.

    Os custos de implantação e manutenção das plataformas offshore estão

    entre os mais altos das empresas de exploração de petróleo. Uma solução

    alternativa às plataformas offshore que tem chamado atenção mundialmente

    é o sistema subsea to shore, que dispensa o uso de plataformas sofisticadas,

    transferindo para o fundo do mar, alguns equipamentos que precisariam ser

    in