Sistemas de Controle Subsea

Estudantes:

•Ernesto Prendin Neto

•Mauricio Antonio Surek

Apresentação dos principais equipamentos Subsea

O que são Sistemas de Controle

Tipos de Sistemas de Controle

Principais componentes

Sumário

Principais equipamentos Subsea

O que é Sistemas de Controle?

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Controle do Poço:- Vazão- Direcionar fluxo- IntervençãoStatus do Poço:- Pressão- Temperatura

Abrir e fechar válvulas Fazer leituras

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Critérios de Projeto

Fatores a serem considerados durante o projeto de um sistema:

•Distância até o reservatório;

•Geografia do reservatório e a

profundidade da água;

•Nº e tipo dos poços (óleo, gás, injeção de

água, etc);

•Nº de funções a serem monitoradas;

•Itens subsea típicos a serem controlados;

•Nº e tipos de válvulas (chokes);

•Válvulas de medição de químicos;

•Separadores;

Variáveis de medição típicas em sistemas de produção Subsea:

•Pressão;

•Temperatura;

•Vazão do poço (diferencial de pressão);

•Posição da válvula;

•Posição do Choke

•Taxa de produção da áreia

•Detecção de Pig

Limpeza do SistemaPressões para atuação hidráulicaTensões e corrente para atuação elétrica

Sinais de comunicação

Tipos de Sistemas de Controle

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Overview - Sistemas de Controle

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Controle Hidráulico Direto

ATUADOR

VÁLVULA

HPU - Unidade de potência hidráulica

Reservatório

Bomba

Acumulador

Retorno

Fornecimento Painel de controle do poço

ÁRVORE

Umbilical

OPERAÇÃO■ Para abrir uma válvula da árvore, o operador

coloca a válvula do Painel de Controle da superfície na posição aberta, direcionando fluído de controle para o atuador da válvula.

■ Para fechar uma válvula da árvore, o operador coloca a válvula do Painel de Controle da superfície na posição fechada, ventando fluído de controle do atuador de volta ao reservatório.

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Hidráulico Pilotado

OPERAÇÃO■ Para abrir uma válvula da árvore o

operador coloca a válvula do Painel de Controle da superfície na posição aberta, direcionando fluído de controle à válvula pilotada do SCM. A válvula pilotado abre permitindo fluxo do fluído de controle do acumulador para o atuador.

■ Para fechar uma válvula da árvore, o operador coloca a válvula do Painel de Controle da superfície na posição fechada, ventando fluído de controle da válvula pilotada, permitindo que o atuador seja ventado através da válvula pilotada de volta ao reservatório.

Umbilical

HPU – Unidade de Potência HIdráulica

Retorno

FornecimentoPainél de Controle

ATUADOR

VÀLVULA

ANM

Módulo de controle Subsea(SCM)

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Hidráulico Pilotado

RESUMO

Sistemas pilotados possuem suprimento hidraulico dedicado para cada linha de piloto de

cada função subsea e uma linha hidraulica de suprimento para um simples SCM.

No SCM, um acumulador hidraulico armazena energia hidraulica para acelerar o tempo de

resposta durante abertura da válvula.

VANTAGENS

Baixo custo

Confiabilidade é alta devido a componentes críticos estarem na superfície

Acesso para manutenção é fácil, componentes críticos na superfície

DESVANTAGENS

Ainda lento

dump valves can be used to speed up tree valve closure time

Grande número de mangueiras (uma por função e uma para cada linha de fornecimento)

Limite de distância devido a resposta lenta

Monitoramento Subsea requer pares elétricos dedicados no umbilical

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Hidráulico Sequenciado

Umbilical

Retorno

Fornecimento

ATUADOR

VÁLVULA

ATUADOR

VÁLVULA

ATUADOR

VÁLVULA

P1 P2 P3

V1 V2 V3

5075100

Painel deControle

ANMs

HPU – Unidade de Potência HIdráulica

Módulo de controle Subsea(SCM)

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Eletro-Hidráulico

Umbilical

Retorno

Fornecimento

Estaçãode controle

estre(MCS)

ATUADOR

VÀLVULA

ANM

Fornecimento de potência

OPERAÇÃOPara abrir uma válvula da árvore, o operador fechado a “chave” no painel MCS. Isto energizará a solenóide na válvula pilotada, premitindo o fluxo do fluído de controle para o atuador.

HPU – Unidade de Potência HIdráulica

Módulo de controle Subsea(SCM)

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Eletro-Hidráulico

RESUMO

Sistemas Electro-hidraulicos possuem resposta rápida em grandes distâncias, devido a

energização instantânea da solenóide do SCM quando a chave é fechada no MCS.

Cada função requer um par elétrico no umbilical.

VANTAGENS

Opera em grandes distâncias com resposta rápida.

Pode ser monitorado posição da válvula (confirmação de abertura)

(necessita 1 par de fios para cada ponto monitorado).

DESVANTAGENS

Custo alto, devido a:

Maior complexidade do umbilical (Eletro-Hidraulico)

Maior complexidade do SCM (Subsea Control Module)

Componentes elétrico subsea, (vedações, conectores elétricos)

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Eletro-Hidráulico Multiplexado

Umbilical

ATUADOR

VÀLVULA

ANM

Unidade dePotência hidráulica

Unidade dePotência elétrica

Estação de controle

mestre

Módulos eletrônicosSubsea

SensoresPressão, Temperatura, etc

Sinal Potência Hidráulico

Módulo de controle Subsea(SCM)

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Eletro-Hidráulico Multiplexado

RESUMO

O MCS neste conceito é implementado por um computador, o qual comunica-se com o micro-

processador da eletrônica submarina. A EPU (Electrical Power Unit) fornece alimentação para a

eletrônica submarina.

OPERAÇÃO

Para abrir uma válvula da árvore, o operador utilizado a interface homem-máquina do MCS.

O MCS envia a mensagem codificada para a SEM (Eletrônica submarina), a qual interpreta a

mensagem e energiza a solenóide referente a válvula pilotada comandada, permitindo o fluxo de

fluído de controle para o atuador da árvore.

Durante períodos que não há válvulas em operação, o MCS requisita dados da SEM referente

aos sensores (pressão, temperatura, vazão, etc), os quais são mostrados na interface homem-

máquina.

Principais Componentes

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Topside: MCS & EPU

Unidade de Potência elétrica (EPU)

- Fontes de Tensão e Corrente- Isoladores/Proteção

Estação de controle mestre (MCS) - Computador Industrial

- Modems e switches- PLC

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HMI – Manifold Albacora

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Operando Válvulas

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Subsea: SCMs

Módulos de controle Subsea (SCM)

- Controle das válvulas

- Leitura dos sensores

- Comunicação com Topside (MCS/EPU)

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Subsea: DCVs, SEM

SCM

DCV

Montagem Hidraulica

SEM (Módulo Eletrônico)

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Subsea: Chokes

Válvulas Choke

Regula o fluxo

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Subsea: Distribuição Hidráulica

Jumpers Hidráulicos

Placa Hidráulica (Stabplate)

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Subsea: Distribuição Elétrica

Jumper Elétrico

Conectores Elétricos

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Subsea: Instrumentos

- Pressão

- Temperatura

- Detector de Pig

- Medidor de vazão

- Medidor multifásico

- 4 a 20 mA

- Modbus

- Canbus