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COMO ANALISAR OS RISCOS OPERACIONAIS DE UMA ANM-V
GLL DE PRODUO EM AMBIENTE DE GUAS
ULTRAPROFUNDAS (PR-SAL)?
Janailson O. Cavalcanti [email protected] UFRB
Universidade Federal do Recncavo da Bahia Rua Rui Barbosa, 710,
Centro
44.380-000 Cruz das Almas Bahia
Resumo: Este trabalho tem como intuito apresentar uma
metodologia para a anlise dos riscos
operacionais de um equipamento submarino de produo de petrleo.
Diante do aumento no nmero
de equipamentos submarinos, especialmente no de ANM (rvore de
Natal Molhada), associado
descoberta de grandes reservatrios complexos de produo de
hidrocarbonetos na provncia do Pr-
Sal e da necessidade de mo de obra especializada sobre este
assunto, existe uma enorme
preocupao dos rgos fiscalizadores brasileiros por um controle
efetivo sobre os riscos
operacionais desses sistemas de produo. Neste sentido, diante de
condies extremas de operao e
baseado na tcnica de confiabilidade FMEA (Anlise dos Modos de
Falha e seus Efeitos),
apresentada uma metodologia para a simulao da anlise de riscos
de uma ANM-V GLL (rvore de
Natal Molhada Vertical Guidelineless). Num formulrio de FMEA,
que foi desenvolvido para este
equipamento, foram registrados os possveis modos de falha e seus
efeitos. O principal resultado deste
trabalho que a tcnica FMEA, usada nessa anlise de risco, atende
aos requisitos do regulamento
tcnico SGSO (Sistema de Gerenciamento da Segurana Operacional)
da ANP (Agncia Nacional do
Petrleo). Como um meio documentado de registro de falhas, esta
tcnica tambm auxilia na
elaborao de planos de inspeo para sistemas de produo ANM-V GLL
de guas ultraprofundas.
Por fim, o resultado da tcnica FMEA apresenta como limitaes o
conhecimento do autor sobre o
principio de funcionamento de cada componente que forma o
sistema de produo submarino ANM-V
GLL e a ausncia de dados de falha reais.
Palavras Chave: Confiabilidade. Tcnica de FMEA. Equipamento
Submarino de Produo de Petrleo. ANM (rvore de Natal Molhada).
Pr-Sal.
1. INTRODUO
A crescente demanda no Brasil pela instalao de novos
equipamentos submarinos de
produo de petrleo, associado descoberta de grandes reservatrios
complexos de petrleo
e gs, como os localizados na camada Pr-Sal com enormes riscos de
explorao, gera uma
constante preocupao dos rgos fiscalizadores brasileiros por um
efetivo controle sobre os
riscos de falha na fase de operao dos equipamentos crticos de
segurana operacional.
Diante desse cenrio e associado necessidade de mo de obra
especializada sobre o assunto, este trabalho tem como finalidade
apresentar uma tcnica para a avaliao dos riscos
operacionais presentes num sistema de produo submarino ANM-V
GLL, instalado em
ambiente de guas ultraprofundas. Neste sentido, depois de uma
abordagem terica sobre os
conceitos: da ANM-V GLL (rvore de Natal Molhada Vertical
Guidelineless), da descoberta
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da Provncia do Pr-Sal e da anlise de risco, uma metodologia
proposta para a anlise dos
riscos operacionais desse equipamento submarino.
2. ESTUDO DA RVORE DE NATAL MOLHADA ANM
O estudo detalhado sobre a ANM rvore de Natal Molhada ser
abordado.
2.1 Definio da ANM rvore de Natal Molhada A ANM rvore de Natal
Molhada um conjunto de vlvulas, tubos, acessrios e
conexes localizados na cabea do poo. A orientao das vlvulas pode
est no corpo
vertical ou na sada horizontal da rvore de natal conforme
mostrado na Figura 1. As vlvulas
podem ser operadas por sinais eletro-hidrulicos, manualmente por
mergulhador ou ainda por
ROV Veiculo Operado Remotamente (tipo de rob submarino que
realiza operaes em substituio do mergulhador), (BAI & BAI,
2010).
Figura 1 A ilustrao da esquerda mostra a orientao horizontal das
vlvulas e a da direita mostra a orientao vertical das vlvulas na
ANM. Fonte: (BAI & BAI, 2010)
Verifica-se que o posicionamento dessas vlvulas define dois
tipos de rvore de natal
molhada, a rvore de natal molhada vertical ou convencional e a
rvore de natal molhada
horizontal. A ANM rvore de Natal Molhada um equipamento
submarino que fica instalado na cabea do poo submarino e permite o
escoamento da produo de forma
controlada do poo at a UEP Unidade Estacionria de Produo. A ANM
um equipamento considerado como critico para a segurana
operacional.
2.2 Principais Funes da ANM - rvore de Natal Molhada
As principais funes da ANM so apresentadas abaixo conforme (BAI
& BAI, 2010):
Direcionar o fluido produzido do poo at a flowline (neste caso,
a ANM chamada rvore de natal de produo) ou permitir a injeo de gua
ou gs para dentro da formao
(neste caso, chamada rvore de natal de injeo);
Regular a vazo de fluido produzido ou injetado por uma Choke
(vlvula controladora de fluxo). Esta funo nem sempre
obrigatria;
Monitorar parmetros operacionais dos poos, tais como, presso de
fluxo do poo, presso do anular, temperatura, deteco de areia,
etc;
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Parar seguramente o fluxo de fluido produzido ou injetado por
meio de vlvulas atuadas por um sistema de controle;
Injetar no poo ou na flowline (trecho esttico de duto submarino)
fluidos de proteo tais como, inibidores de corroso e de preveno de
hidratos e parafinas;
2.3 Principais Tipos de ANM rvore de Natal Molhada De acordo com
a configurao das vlvulas presentes na ANM apresentado a seguir
dois tipos de equipamento. Existe a ANM-V rvore de Natal Molhada
Vertical ou ANM-C rvore de Natal Molhada Convencional e a ANM-H
rvore de Natal Molhada Horizontal.
ANM-V rvore de Natal Molhada Vertical Na ANM-V as vlvulas
mestras (Master 1 e Master 2) esto configuradas acima do
suspensor de coluna (Tubing Hanger). Os poos submarinos
equipados com a ANM-V so
completados antes da instalao da ANM-V, ou seja, a coluna de
produo instalada antes
da ANM. A ANM-V em geral aplicada amplamente nos campos
submarinos, devido sua
flexibilidade de instalao e operao (BAI & BAI, 2010). A
Figura 2 mostra o esquema
tpico de uma ANM-V.
Figura 2 Esquema Tpico de uma ANM-V. Fonte: (BAI & BAI,
2010)
Verifica-se que os orifcios de produo e anular passam
verticalmente por todo o corpo
da rvore na ANM-V. Vlvulas mestras e vlvulas de pistoneio (Swab
1 e Swab 2) so
tambm montadas verticalmente. O Tubing Hanger apoiado
internamente na cabea do
poo ou em uma Base Adaptadora de Produo (BAP). Desta forma, a
ANM-V pode ser
recuperada depois da fase de completao de subsuperfcie sem
necessidade de remoo da
coluna de produo (BAI & BAI, 2010). No entanto, para a
retirada da coluna de produo
obrigatria, previamente, a remoo da ANM-V.
ANM-H rvore de Natal Molhada Horizontal Outro tipo de rvore de
natal molhada rapidamente desenvolvida nos ltimos anos foi a
ANM-H. As vlvulas so montadas nas sadas laterais, permitindo
interveno simples no
poo e recuperao do Tubing Hanger sem necessidade de remoo prvia
da ANM-H. V
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Figura 1 Esse conceito especialmente vantajoso para poos que
precisam de um elevado
nmero de intervenes. Vlvulas de pistoneio no so usadas na ANM-H
desde que ela no
tenha aplicao com (ESP Electrical Submersible Pump) bombas
eltricas submersas. A caracterstica fundamental da ANM-H que o
Tubing Hanger instalado no corpo da rvore,
em vez da instalao na cabea de poo ou na BAP. Este arranjo exige
que a ANM-H seja
instalada na cabea do poo antes da fase de completao de
subsuperfcie (BAI & BAI,
2010). No Brasil, a ANM-H usada em poos produtores, os quais
utilizam o bombeio
centrfugo submerso (ESP) como mtodo de elevao artificial, e em
alguns poos injetores
de gua.
De acordo com o modo de instalao da ANM e conexo das linhas de
produo, servio
e controle, a ANM pode ser do tipo (GARCIA, 1997):
Diverless guidelineless (GLL): A ANM-GLL instalada em lminas d
gua profunda (de 300m at 1.500m de profundidade) e ultraprofunda
(acima de 1.500m de profundidade). A
ANM GLL instalada em poos equipados com um SCPS (Sistema de
Cabea de Poo
Submarino) que no utiliza cabos-guias. Utiliza uma BAP (Base
Adaptadora de Produo)
que suporta as linhas de produo, servio e controle da ANM. Na
ANM GLL a instalao
das linhas de produo, servio e controle realizada usando o
conceito de MCV (Mdulo de
Conexo Vertical) onde as linhas de produo, servio e controle so
conectadas diretamente
na BAP atravs de operaes submarinas. A grande vantagem do MCV
que melhora a
produtividade de lanamento das linhas pela embarcao de apoio,
alm de facilitar a logstica
operacional da sonda e da embarcao de lanamento de linhas, pois
desvincula as operaes
de instalao da ANM (pela sonda) e de lanamento das linhas (pelo
barco). A ANM-GLL o
tipo de ANM mais avanada do mundo.
2.4 Principais Componentes da ANM rvore de Natal Molhada Os
componentes de uma ANM variam de acordo com projetos especficos,
sendo
exigidos em campos submarinos especficos. Os projetos das ANM
variam de diversas
formas: tipo de completao (simples, auxiliada por mergulhador,
sem mergulhador ou sem
cabo guia), objetivo da ANM (produo ou injeo), condies de
servios (H2S, CO2, ou H2S
e CO2), e assim por diante. Esses fatores afetaro a seleo do
tipo de ANM, seus materiais de
fabricao e o arranjo dos componentes (BAI & BAI, 2010).
2.5 Princpio de Funcionamento da ANM-V GLL de Produo
Para um melhor entendimento sobre o princpio de funcionamento da
ANM-V GLL,
so apresentadas as funes dos principais componentes das atuais
ANM V GLL. Como a ANM-V GLL composta por uma associao de
componentes, ento a partir deste momento,
ser adotado neste trabalho o termo sistema ANM-V GLL. Os
principais componentes do
sistema de produo ANM-V GLL so apresentados abaixo:
Corrosion Cap (Capa de corroso): Componente instalado no topo da
ANM ou sobre a Tree Cap, cuja funo de proteo e isolamento das reas
de vedao dos receptculos
(GARCIA, 1997).
Tree Cap (Capa da ANM): Componente cuja funo de interligar os
controles da UEP e ANM durante as operaes de produo, alm de vedao
contra entrada de gua do
mar na ANM (BAI & BAI, 2010).
ANM propriamente dita: Componente formado por um corpo de
vlvulas do tipo gaveta com vedao metal/metal entre a gaveta e a
sede. As vlvulas da ANM possuem
atuadores mecnicos, controlado por ROV, e atuadores
eletro-hidrulico controlado pela UEP
(GARCIA, 1997). As vlvulas da ANM propriamente dita so:
Production master valve (PMV): Vlvula mestra da produo (M1);
Production swab valve (PSV): Vlvula de pistoneio da produo
(S1);
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Production wing valve (PWV): Vlvula lateral da produo (W1);
Annulus master valve (AMV): Vlvula mestra do anular (M2); Annulus
swab valve (ASV): Vlvula de pistoneio do anular (S2); Annulus wing
valve (AWV): Vlvula lateral do anular (W2); Crossover valve (XOV):
Vlvula de comunicao entre os orifcios do anular e da
produo (XO);
BAP Base adaptadora de produo: Componente que suporta as linhas
de produo, servio e controle, nivelando-as em relao ANM. Este
componente foi projetado a fim de
proporcionar uma nova cabea de poo para o suspensor de coluna
(Tubing Hanger) e ANM.
Na BAP existe um bero que recebe e ancora o mandril das linhas
de produo, servio e
controle, permitindo que a ANM possa ser recuperada sem
necessidade de recolher suas
linhas (GARCIA, 1997). No Brasil, praticamente cerca de 95% dos
poos submarinos, so
instalados sistemas de produo do tipo ANM V GLL equipados com a
BAP.
Conventional tubing hanger (Suspensor de coluna convencional):
Componente que possui um orifcio principal de acesso coluna de
produo e outro orifcio de acesso ao
anular. Fica localizado e travado na cabea do poo submarino ou
na BAP, caso esta ltima
esteja sendo utilizada. O uso de BAP a opo adotada nos poos
submarinos brasileiros. As
funes bsicas do tubing hanger so: suportar o peso da coluna de
produo; vedar o anular
entre o revestimento e a coluna de produo; fornecer acesso ao
anular; fornecer uma
interface com a ANM; permitir atravs de furos especficos: a
entrada de fluido hidrulico
para o controle da DHSV (Downhole Safety Valve ou vlvula de
segurana de subsuperficie) e
entrada de conectores de cabo eltrico para o monitoramento de
temperatura e presso de
fundo pelo PDG (Permanent Downhole Gauge) (BAI & BAI,
2010).
Hydraulic Tree Connector (Conector hidrulico da ANM): Componente
que permite a conexo e desconexo da ANM na cabea de poo. Seu
acionamento hidrulico e sua
vedao e do tipo metal/metal (GARCIA, 1997).
MCV Mdulo de conexo vertical: Componente que tem a finalidade de
conectar as linhas de produo, servio e controle na BAP. A ANM-V GLL
possui trs MCV (GARCIA,
1997).
Pressure and Temperature Transmitters (Transmissores de presso e
temperatura PTT): Componente montado na ANM com funo de
monitoramento da presso e da
temperatura do fluido produzido a partir do nvel da cabea de
poo. Tanto o PTT
(Transmissor de temperatura e presso) quanto o TT (Transmissor
de temperatura) e o PT
(Transmissor de presso) so instrumentos alimentados
eletricamente que enviam sinais
eltricos para a sala de controle da UEP (BAI & BAI,
2010).
SCM - Subsea Control Model (Mdulo de controle submarino):
Principal componente do sistema de controle montado na ANM com funo
de interface entre o sistema de controle
e a ANM. O SCM contm eletrnica, instrumentao e hidrulica para a
operao eficiente e
segura das vlvulas da ANM, Chokes e componentes Downholes
(posicionados na coluna de
produo). Normalmente possui no seu interior fluido dieltrico que
atua como segunda
barreira contra entrada de gua do mar. O SCM um componente
independente e recupervel
por meio de operao com ROV (BAI & BAI, 2010). importante
destacar que nem todas as
ANMs usadas em guas profundas e ultraprofundas possuem o SCM,
pois em vrias ANMs
utilizado um sistema de controle totalmente hidrulico, que
dispensa a parte eletrnica de
controle do SCM. Entretanto, para o desenvolvimento do Pr-Sal,
est previsto o uso de SCM
em todos os equipamentos submarinos.
2.6 Sistema de Controle Eletro-Hidrulico Multiplexado da ANM de
Produo
Um sistema de controle submarino tpico opera vlvulas e chokes na
ANM, manifold e
dutos submarinos. Seu objetivo fundamental abrir e fechar
vlvulas. No entanto, esse
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sistema de controle tambm recebe e transmite dados entre a
superfcie e o fundo do mar.
Esses dados ajudam os engenheiros no monitoramento da produo
atravs da indicao de
temperatura, presso e deteco de areia do poo (BAI & BAI,
2010). Os elementos tpicos de
controle incluem:
Elementos Topside (instalados na superfcie): EPU (Unidade de
Potncia Eltrica), HPU (Unidade de Potncia Hidrulica), MCS (Estao de
Controle Mestre), etc.
Elementos Subsea (instalados no fundo do mar): Umbilical
eletro-hidrulico, SCM (Mdulo de Controle Submarino), etc.
No sistema de controle eletro-hidrulico multiplexado a MCS
(Estao de Controle
Mestre) composta por um computador que se comunica com o
microprocessador no SEM
(Mdulo Eletrnico Submarino). O SEM o link de comunicao com a MCS
e executa as
funes de comando da MCS. O sistema de controle eletro-hidrulico
multiplexado permite
que vrios SCMs (Mdulos de Controle Submarino) fiquem conectados
na mesma linha
eltrica, hidrulica e de sinal. O resultado que vrios poos podem
ser controlados por um
simples umbilical, que conectado na unidade de distribuio
submarina (SDU). Da SDU as
conexes para poos individuais e SCMs so feitas por meio de
jumpers de interligao (BAI
& BAI, 2010). O sistema de controle eletro-hidrulico
multiplexado possui custo elevado e
por isso recomendado para campos complexos de produo, assim como
os campos da
camada Pr-Sal.
Para abrir uma vlvula da ANM, o Operador da UEP manipula a MCS
(Estao de
Controle Mestre) para solicitar o movimento da vlvula. Uma
mensagem codificada enviada
da MCS para o SEM (Mdulo Eletrnico Submarino) que interpretar a
mensagem e em
seguida alimentar a vlvula solenoide apropriada. A alimentao da
vlvula solenoide
permite que o fluido hidrulico flua para o atuador da ANM
abrindo a vlvula desejada.
Durante o perodo em que no h operao de vlvula, o SCM (Mdulo de
Controle
Submarino) recebe do SEM (Mdulo Eletrnico Submarino) os dados
recuperados dos
sensores (ex.: monitoramento de temperatura e presso) montados
na ANM que
posteriormente so armazenados na memoria do SCM (BAI & BAI,
2010). As vlvulas da
ANM so do tipo FSC (Fail Safe Close), ou seja, as vlvulas da ANM
se fecham
automaticamente em caso de falha no sistema de controle,
garantindo o fechamento do poo em caso de falha na comunicao entre
UEP e ANM (ex.: falha no umbilical de controle).
3. ESTUDO DO PR-SAL
O estudo sobre o Pr-Sal ser apresentado com destaque para a sua
descoberta, as
caractersticas do seu ambiente e os seus principais desafios
para a indstria do petrleo e gs.
3.1 Descoberta do Pr-Sal
O Pr-Sal uma rea distante 300 km da costa brasileira e
localizada a
aproximadamente 7.000 metros de profundidade do nvel do mar.
Possuindo
aproximadamente 800 km de extenso e 200 km de largura, esta rea
conhecida como a
Provncia do Pr-Sal. O Pr-Sal brasileiro considerado a maior
reserva mundial de petrleo
descoberta nos ltimos 10 anos (DISCOVERY CHANNELL, 2013). Em
30/12/2004 foi
escolhido um ponto dentro da rea da provncia do Pr-Sal, onde foi
enviada uma sonda para
a perfurao do poo Parati. Depois de 15 meses de perfurao, foi
encontrado um
reservatrio de Pr-Sal na profundidade de 7.600 metros. A
perfurao do poo Parati custou
240 milhes de dlares e na poca foi considerado o poo mais caro
da historia mundial do
petrleo.
O poo pioneiro do Pr-Sal foi o poo de Tupi, sua perfurao foi
iniciada em
24/04/2006 atravessando uma camada de sal de aproximadamente
2.000 metros. Depois de 5
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meses de perfurao a broca atingiu o reservatrio de Pr-Sal de
Tupi, tendo neste caso uma
reduo de trs vezes o tempo de perfurao do poo de Parati. O
volume de petrleo e gs
estimado em Tupi foi aproximadamente de 5 a 8 bilhes de barris.
As reservas j descobertas
na provncia do Pr-Sal totalizam cerca de 16 bilhes de barris,
isto corresponde apenas a
25% da rea total. As estimativas mais otimistas so de 120 bilhes
de barris de petrleo e gs
em toda a provncia do Pr-Sal (DISCOVERY CHANNELL, 2013).
3.2 Caractersticas do Ambiente Pr-Sal
Durante 15 meses uma UEP (Unidade Estacionria de Produo),
plataforma do tipo
FPSO (Floating, Production, Storage and Offloading) realizou um
teste de longa durao
(TLD) no campo de Tupi. Este TLD teve o objetivo de monitorar as
condies de produo
do reservatrio de Pr-Sal, a fim de justificar o desenvolvimento
da produo do Campo de
Tupi. O volume de petrleo e gs estimado no Campo de Tupi, (hoje
rebatizado de Campo de
Lula), foi aproximadamente de 5 a 8 bilhes de barris. O petrleo
do Pr-Sal tem uma
caracterstica que potencializa a corroso dos equipamentos de
produo, pois existe nele uma
grande quantidade de CO2 que quando associada a H2O, presente
geralmente no reservatrio,
gera um cido carbnico que altamente corrosivo. Baixa temperatura
no fundo do mar, altas
presses externas e baixa visibilidade so condies extremas do
ambiente Pr-Sal. A
diferena de temperatura, entre 150C no interior do reservatrio
de petrleo e 4C no fundo
do mar, associada presena de grande volume de gs, permite a
formao de hidratos e
parafinas nos equipamentos de produo. A formao de hidratos e
parafinas nos
equipamentos de produo afeta a garantia do escoamento, ou seja,
diminuem ou
interrompem a capacidade de escoamento do sistema de produo. As
caractersticas do
ambiente de Pr-Sal oferecem grandes riscos de acidentes, pois so
condies extremas de
operao e por isso qualquer falha, por menor que seja, pode gerar
grandes impactos
ambientais, como os acidentes ocorridos no Golfo do Mxico em
abril de 2010 e no campo de
Frade, na bacia de Campos, no Brasil, em novembro de 2011
(DISCOVERY CHANNELL,
2013).
3.3 Principais Desafios do Pr-Sal
A descoberta do Pr-Sal coloca o Brasil como uma das maiores
potncias energticas do
mundo. Na atualidade o projeto do Pr-Sal considerado um dos
maiores empreendimentos
do mundo e so previstos 270 bilhes de dlares de investimento at
o final de 2020. Estima-
se que sero criados cerca de 2 milhes de empregos na cadeia do
petrleo at 2020.
Empregos que requerem todos os nveis de qualificao, do
fundamental aos ps-doutores,
acostumados a trabalhar nas fronteiras da tecnologia. Para
atingir a meta de produo de
petrleo e gs, definida pela Petrobras (operadora exclusiva das
reservas do Pr-Sal), que de
5,2 milhes de barris por dia at o final de 2020, a empresa ter o
desafio de construir uma
gigantesca estrutura de produo (PADUAN, 2012). O desafio de
construir uma estrutura
gigantesca de produo em to pouco tempo exige, das partes
envolvidas no projeto Pr-Sal,
muito esforo e planejamento durante cada fase de execuo. De
acordo com (PADUAN,
2012), dentro dessa estrutura gigantesca de produo, pode-se
destacar a necessidade da
construo de: 68 Navios-Plataforma, 65 Petroleiros, 361 Navios de
Apoio, 65 Sondas de
Perfurao, 22.080 km de Dutos Flexveis e 1725 rvores de Natal
Molhada ANM.
Para o desafio do Pr-Sal tornar-se uma realidade para o Brasil,
ser tambm necessrio
construir uma cadeia de empresas que vai sustentar sua explorao
e comercializao.
Especialistas apontam como os principais gargalos para atingir,
em 2020, a meta de produo
de leo e gs de 5,2 milhes de barris por dia:
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A poltica de nacionalizao criada com a lei do contedo local;
Falta de fornecedores de bens e servios que atendam as exigncias
de qualidade dos equipamentos do Pr-Sal;
Falta de mo de obra capacitada;
Pouco tempo para construir uma gigantesca estrutura de
produo;
Altos impostos cobrados pelo governo brasileiro sobre bens e
servios;
O Regime de Partilha da Produo: modelo de explorao de petrleo e
gs adotado pelo governo brasileiro exclusivamente para a provncia
do Pr-Sal.
4. ESTUDO DA TEORIA DA ANLISE DE RISCO
O estudo sobre a teoria da anlise de risco ser realizado
conforme abaixo.
4.1 Conceito de Risco
O conceito de risco expressa a combinao da probabilidade de
ocorrncia de um
evento anormal ou falha e a severidade das consequncias que o
evento ou falha venha causar
ao sistema, usurios ou ao meio (LAFRAIA, 2001). J a falha pode
ser definida como sendo a
impossibilidade de um sistema ou componente cumprir com sua funo
no nvel especificado
ou requerido (LAFRAIA, 2001). O risco tambm pode ser expresso
matematicamente de
acordo com a Equao 1:
Risco = [(PO) x (D) x (SC)] (1)
Onde:
PO (Probabilidade de Ocorrncia): uma estimativa das
probabilidades combinadas de ocorrncia de uma causa de falha, e
dela resultar o tipo de falha no produto ou processo. Deve se
estabelecer um ndice de ocorrncia para cada causa de falha. A
Tabela 1
sugere os critrios para o estabelecimento desse ndice. A
probabilidade de ocorrncia pode
ser classificada de maneira qualitativa usando uma escala de 1 a
10 conforme a Tabela 1.
Tabela 1 Tabela de Probabilidade de Ocorrncia
Probabilidade de Falha ndice ou Nota Taxa de Falhas
Remota: A falha praticamente impossvel 1 < 1 em 106
Baixa: Relativamente poucas falhas 2
3
1 em 20.000
1 em 4.000
Moderada: Falhas ocasionais
4
5
6
1 em 1.000
1 em 400
1 em 80
Alta: Falhas repetidas 7
8
1 em 40
1 em 20
Muito Alta: Falhas quase que inevitveis 9
10
1 em 8
1 em 4
Fonte: (LAFRAIA, 2001)
D (Deteco): o ndice que avalia a probabilidade da falha ser
detectada antes que o produto chegue ao cliente ou as falhas afetem
o sistema externamente. A probabilidade de
deteco pode ser classificada de forma qualitativa usando uma
escala de 1 a 10 conforme
sugesto da Tabela 2.
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Tabela 2 Tabela de Probabilidade de Deteco
Probabilidade de Deteco ndice
Muito Alta: A falha ser certamente detectada durante o processo
de
projeto/fabricao/montagem/operao
1
2
Alta: Boa chance de determinar a falha 3ou 4
Moderada: 50% de chance de determinar a falha 5ou 6
Baixa: No provvel que a falha seja detectvel 7ou 8
Muito Baixa: A falha muito improvavelmente detectvel 9
Absolutamente Indetectvel: A falha no ser detectvel com certeza
10
Fonte: (LAFRAIA, 2001)
SC (Severidade das Consequncias): o ndice que deve refletir a
gravidade do efeito da falha sobre o cliente, assumindo que o tipo
de falha ocorra. A severidade de
ocorrncia pode ser classificada de forma qualitativa usando uma
escala de 1 at 10 conforme
sugesto da Tabela 3.
Tabela 3 Tabela de Severidade
Severidade das Consequncias ndice
Marginal: A falha no teria efeito real no sistema. O cliente
provavelmente nem notaria a falha 1
Baixa: A falha causa apenas pequenos transtornos ao cliente. O
cliente notar provavelmente
leves variaes no desempenho do sistema
2
3
Moderada: A falha ocasiona razovel insatisfao no cliente. O
cliente ficar desconfortvel e
irritado com a falha. O cliente notar razovel deteriorao no
desempenho do sistema
4
5
6
Alta: Alto grau de insatisfao do cliente. O sistema se torna
inopervel. A falha no envolve
riscos a segurana operacional ou o descumprimento de requisitos
legais
7
8
Muito Alta: A falha envolve riscos operao segura do sistema e/ou
descumprimento de
requisitos legais
9
10
Fonte: (LAFRAIA, 2001)
Observa-se que o resultado da Equao 1 um nmero que varia entre 1
e 1000. Esse
resultado define o conceito de RPN (Risk Priority Number Nmero
de Prioridade de Risco) que serve apenas para priorizar as aes de
correo e melhoria no desenvolvimento de um
projeto. As falhas com o maior RPN devero ser tratadas
prioritariamente numa avaliao de
risco (LAFRAIA, 2001).
4.2 Tcnicas de Anlise de Risco
O estudo da confiabilidade de produto, componente ou sistema
oferece tcnicas para
anlise de riscos. A confiabilidade pode ser definida como a
probabilidade de um
componente, equipamento ou sistema desempenhar sua funo sem
falhas, por um perodo de
tempo previsto, sob condies de operao especificadas (LAFRAIA,
2001). Uma das
principais tcnicas de anlise de risco, dentro do contexto da
confiabilidade e sob o aspecto
qualitativo, a FMEA. A FMEA (Failure Mode and Effects Analysis
ou Anlise dos Modos
de Falha e seus Efeitos): uma tcnica de confiabilidade que tem
como objetivos: reconhecer
e avaliar as falhas potenciais que podem surgir em um produto ou
processo; identificar aes
que possam eliminar ou reduzir a chance de ocorrncia dessas
falhas; e documentar o estudo,
criando um referencial tcnico que possa auxiliar em revises e
desenvolvimentos futuros do
projeto ou processo (FOGLIATTO & RIBEIRO, 2009).
A tcnica de FMEA pode ser aplicada em todo o ciclo de vida do
produto, equipamento
ou sistema. O ideal que essa tcnica de anlise de risco/falhas
seja aplicada antes do evento
indesejvel e no aps a ocorrncia da falha. Como o estudo da
tcnica de FMEA apresenta
-
natureza cclica, pode ser interpretado como uma ferramenta para
acompanhar as atividades
de melhoria contnua de produtos, equipamentos ou sistemas. A
tcnica de FMEA oferece
melhores resultados quando desenvolvida por uma equipe
multidisciplinar. Nessa equipe,
podemos destacar representantes das reas de: Pesquisa e
Desenvolvimento, Projeto,
Confiabilidade, Qualidade, Produo/Manufatura, Manuteno,
Fornecedores e Clientes. No
entanto, possvel tambm o desenvolvimento da tcnica de FMEA pelo
o esforo individual
(FOGLIATTO & RIBEIRO, 2009).
4.3 O Uso da FMEA na rea de Equipamentos Submarinos de
Petrleo
Na rea da engenharia de equipamento ou sistema submarino de
petrleo existe uma
necessidade continua de melhorar a confiabilidade e
disponibilidade. A orientao que o
engenheiro de confiabilidade se envolva no desenvolvimento do
produto desde a fase inicial
do projeto. A FMEA revela os pontos fracos do produto e assim
fornece subsdios para
atividades de melhoria continua. Alm disso, a FMEA auxilia na
identificao e eliminao
de possveis ocorrncias de falhas e fornece uma hierarquia de
prioridade para aes de
controle. A tcnica da FMEA tambm apresenta dois pontos fracos:
no identifica a
verdadeira razo do modo de falha e pode ser uma tarefa demorada
(BAI & BAI, 2010). O
estudo da tcnica de FMEA desenvolvido de modo sistemtico usando
um formulrio de
FMEA semelhante ao apresentado no Apndice A.
5. DESENVOLVIMENTO
Uma simulao da anlise de risco de uma ANM-V GLL de produo ser
desenvolvida
com uso de um formulrio de FMEA. Considera-se que esse sistema
submarino de produo
est instalado e operando em um campo de petrleo complexo,
semelhante ao campo de
produo de petrleo da camada Pr-Sal de Tupi. O resultado
detalhado do estudo da tcnica
de FMEA para o sistema ANM-V GLL est apresentado no Apndice
A.
6. CONSIDERAES FINAIS
As principais concluses deste trabalho esto apresentadas
abaixo:
O estudo de FMEA realizado para o sistema ANM-V GLL atende as
exigncias do regulamento tcnico SGSO (Sistema de Gerenciamento da
Segurana Operacional) para
instalaes martimas de perfurao e produo de petrleo e gs natural
da ANP (Agncia
Nacional do Petrleo);
O formulrio de FMEA do sistema ANM-V GLL um meio documentado de
encontrar registros de falhas operacionais, que pode ser solicitado
por rgos fiscalizadores
como a ANP e o IBAMA durante auditorias de campo, e que serve
para o acompanhamento
prioritrio das aes de controle sobre equipamentos crticos de
segurana operacional;
O registro dos dados de falhas no formulrio de FMEA pode
auxiliar na elaborao de futuros planos de inspeo de sistemas
submarinos ANM-V GLL;
A metodologia apresentada neste trabalho para a anlise de risco
do sistema ANM-V GLL pode ser tambm utilizada na anlise de outros
equipamentos submarinos tais como
Manifold, BOP (Blow Out Prevent) e sistemas de dutos
submarinos;
Uma nova anlise de risco operacional para o sistema ANM-V GLL
poderia tambm ser desenvolvida, dispondo de um banco de dados de
falhas reais e usando uma tcnica de
anlise de risco quantitativa que usa os conceitos estatsticos da
engenharia de confiabilidade.
7. REFERNCIAS BIBLIOGRAFICAS
-
ANP. Regulamento Tcnico do Sistema de Gerenciamento da Segurana
Operacional
das Instalaes Martimas de Perfurao e Produo de Petrleo e Gs
Natural.
Disponvel em:
. Acessado em: 05 fev. 2013.
BAI, Yong; BAI, Qiang. Subsea Engineering Handbook. USA:
Elsevier, 2010.
DISCOVERY CHANNELL. O Desafio do Pr-Sal. Disponvel em:
. You Tube: 2011. Acessado em: 05 fev.
2013.
FOGLIATTO, Flavio Sanson; RIBEIRO, Jos Luis Duarte.
Confiabilidade e Manuteno
Industrial. Rio de Janeiro: Elsevier, 2009.
GARCIA, Jose Eduardo de Lima. A Completaco de Poos no Mar.
Salvador: 1997.
LAFRAIA, Joo Ricardo Barusso. Manual de Confiabilidade,
Mantenabilidade e
Disponibilidade. 1. ed. Rio de Janeiro: Qualitymark, 2001.
PADUAN, R. O Maior Desafio do Pas. Revista Exame. So Paulo, 27
jun. 2012.
8. APNDICE
O Apndice A apresenta um formulrio com a anlise de risco da
ANM-V GLL.
HOW TO ANALYZE THE OPERATIONAL RISKS OF AN ANM-V GLL
PRODUCTION ENVIRONMENT IN ULTRA-DEEP WATER (PRE-
SALT)?
Abstract: This work has as main purpose to present a methodology
for the analysis of operational
risks of oil production subsea equipment. Given the increasing
number of subsea equipment,
especially in the WCT (Wet Christmas Tree), associated with the
discovery of large complex
reservoirs of oil and gas in the Pre -Salt province, and the
need for skilled labor on this subject, there
is a huge concern of Brazilian regulatory agencies for effective
control over the operational risks of
these subsea oil production. In this sense, considering the
extreme conditions of operation and based
on the reliability technique of FMEA (Failure Mode and Effect
Analysis), a methodology is presented
for the simulation of the risk analysis of WCT-V GLL (Wet
Christmas Tree Vertical Guidelineless). In
an FMEA form, which was developed for this submarine equipment,
were recorded the possible
failure modes and their effects. The main result is that the
FMEA technique used in this risk analysis,
meets the requirements technical regulation of OSMS (Operational
Security Management System) of
NPA (National Petroleum Agency). How is a middle of the
documented record of failures, this
technique can also be used for preparation of inspection plans
for production systems deepwater
WCT-V GLL. Finally, the result of the FMEA technique has
limitations as the author's knowledge on
the principle of operation of each component forming the subsea
production system WCT-V GLL.
Key words: Reliability. FMEA technique. Oil Production Subsea
Equipment. WCT (Wet Christmas Tree). Pre-Salt.
-
APNDICE A: FORMULRIO DE FMEA PARA O SISTEMA DE PRODUO ANM-V
GLL.
Sistema: Descrio: [Produto/ Processo/Servio] Responsvel: Pgina:
Data da FMEA
Sistema Submarino de Produo de
Petrleo ANM-V GLL
FMEA de produto aplicada na fase de
operao da ANM-V GLL Engenheiro Janailson O. Cavalcanti 1/1
Dezembro de 2013
Cdigo/
Componente Funo
Modo de
Falha Efeito da Falha
Sev
erid
ad
e
Causa da Falha
Oco
rrn
cia
Meio de
Deteco
Det
ec
o
RP
N
Ao Recomendada
A1. Capa da ANM Interligar controles
da UEP a ANM
durante as atividades
de workover;
Falha ao abrir
vlvula XO;
Ausncia de
limpeza nas
linhas da ANM;
5 Dano eletrnico no
SCM;
2 Sala de controle
da UEP;
5 50 Realizar testes
peridicos de abrir
vlvulas;
A2. ANM
propriamente dita
Direcionar o fluido
produzido do poo
at a flowline;
Parar com segurana
o fluxo do poo;
Entupimento;
Falha ao fechar
vlvula
M1/travamento
Perda de
produo;
Perda parcial de
controle do poo;
7
5
Formao de
hidrato e parafina;
7 Leitura de T e P
do PTT na UEP;
Registro de
vazo pela
choke;
3 147
105
Injeo peridica de
inibidores de hidrato
e parafina;
Informar falha ao
fabricante do
equipamento;
A3. BAP - Base
Adaptadora de
Produo
Suportar as linhas de
produo, servio e
controle;
Falha de
conexo
Vazamento 10 Desalinhamento
dos MCV na BAP;
2 Inspeo por
ROV
5 100 Verificar
procedimento de
instalao dos MCV;
A4. Tubing
Hanger
Suportar o peso da
coluna de produo;
Falha de
conexo
Vazamento 10 Desgaste no anel
metlico do TH;
2 Inspeo por
ROV
5 100 Informar falha ao
fabricante do
equipamento;
A5. SCM -
Mdulo de Controle
Submarino
Interface entre o
sistema de controle e a ANM;
Falha ao abrir
vlvulas M1,
S1 e DHSV;
Poo parado;
Falta de coman-
do nas vlvulas da ANM;
7 Defeito eletrnico no SCM;
2 Sala de controle
da UEP;
5 70 Recuperao e insta-
lao do SCM por ROV;
A6. PTT -
Transmissor de temperatura e
presso
Monitorar
parmetros do fluido
produzido no nvel
da cabea de poo;
Falha de
controle das variveis T e
P;
Falta de leitura
de T e P; 5 Umbilical
danificado;
2 Sala de controle
da UEP;
5 50 Verificar
confiabilidade do umbilical de
controle;
A7. Conector
Hidrulico
Permitir a conexo/
desconexo da ANM na cabea de poo;
Falha de
vedao
Vazamento 10 Desgaste no anel
metlico
2 Inspeo por
ROV
5 100 Informar falha ao
fabricante do
equipamento;
