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Sistemas de Controle Subsea

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Apresentação em tema: "Sistemas de Controle Subsea"— Transcrição da apresentação:

1 Sistemas de Controle Subsea
Estudantes: Ernesto Prendin Neto Mauricio Antonio Surek

2 Sumário Apresentação dos principais equipamentos Subsea
O que são Sistemas de Controle Tipos de Sistemas de Controle Principais componentes

3 Principais equipamentos Subsea

4

5 O que é Sistemas de Controle?

6 Abrir e fechar válvulas Fazer leituras
Controle do Poço: - Vazão - Direcionar fluxo - Intervenção Status do Poço: - Pressão - Temperatura 01 April 2017

7 Critérios de Projeto Limpeza do Sistema
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 Sistema Pressões para atuação hidráulica Tensões e corrente para atuação elétrica Sinais de comunicação 01 April 2017

8 Tipos de Sistemas de Controle

9 Controle Hidráulico Direto
Retorno Acumulador Reservatório HPU - Unidade de potência hidráulica Fornecimento Painel de controle do poço Bomba 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. Umbilical Simplest form of subsea controls. Generally used for workovers and small systems. Not practical for larger systems, too many hoses, No monitoring inherent within the system, requires one pair of wires to be added to the umbilical for each monitored point. Not very flexible, it is not possible to add extra wells unless there are sufficient spare hose in the umbilical. Or, we install a new umbilical. Example Consider a production well with 12 valves (two dual acting) and two chokes. This would require a total of 18 hydraulic hoses per well. ÁRVORE ATUADOR VÁLVULA Overview - Sistemas de Controle 01 April 2017

10 Controle Hidráulico Direto
RESUMO O mais simples de todos Linhas hidraulicas dedicadas para cada função subsea Linhas de controle conectadas diretamente ao atuador da válvula a ser controlada - Geralmente utilizado para aplicações de workover e sistemas pequenos. VANTAGENS Custo baixo Confiabilidade é alta devido a componentes críticos estarem na superfície Acesso para manutenção é fácil, componentes críticos na superfície DESVANTAGENS Muito lento Grande quantidade de mangueiras (uma por função) Limitação de distância, devido a resposta lenta Monitoramento Subsea requer pares elétricos dedicados no umbilical 01 April 2017

11 Hidráulico Pilotado OPERAÇÃO HPU – Unidade de Potência HIdráulica
Umbilical HPU – Unidade de Potência HIdráulica Retorno Fornecimento Painél de Controle ATUADOR VÀLVULA ANM Módulo de controle Subsea (SCM) 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. 01 April 2017

12 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 01 April 2017

13 Hidráulico Sequenciado
Retorno HPU – Unidade de Potência HIdráulica Fornecimento Painel de Controle 50 100 75 Umbilical Módulo de controle Subsea (SCM) P1 P2 P3 ATUADOR ATUADOR ATUADOR ANMs V1 V2 V3 VÁLVULA VÁLVULA VÁLVULA 01 April 2017

14 Hidráulico Sequenciado
OPERAÇÃO Para abrir uma válvula da árvore, o operador controla o regulador de superfície no Painel de Controle. As válvulas pilotadas no SCM são ajustadas para abrir em diferentes pressões, P1, P2, P3. Onde P1<P2<P3, então, conforme a pressão do piloto aumenta, as válvulas da árvore abrem, em ordem V1, V2 V3. VANTAGENS Simples Confiável Número reduzido de mangueiras (1 fornecimento, 1 piloto, 1 retorno) DESVANTAGENS Operação lenta Sequencia fixa de abertura e fechamento das válvulas Limite de distância devido a resposta lenta Monitoramento Subsea requer pares elétricos dedicados no umbilical 01 April 2017

15 Eletro-Hidráulico OPERAÇÃO HPU – Unidade de Potência HIdráulica
Retorno HPU – Unidade de Potência HIdráulica Fornecimento Fornecimento de potência Estação de controle estre (MCS) Umbilical Módulo de controle Subsea (SCM) OPERAÇÃO Para 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. ATUADOR VÀLVULA ANM 01 April 2017

16 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) 01 April 2017

17 Eletro-Hidráulico Multiplexado
Umbilical ATUADOR VÀLVULA ANM Unidade de Potência hidráulica Potência elétrica Estação de controle mestre Módulos eletrônicos Subsea Sensores Pressão, Temperatura, etc Sinal Potência Hidráulico Módulo de controle Subsea (SCM) 01 April 2017

18 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. 01 April 2017

19 Principais Componentes

20 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 01 April 2017

21 HMI – Manifold Albacora
01 April 2017

22 Operando Válvulas 01 April 2017

23 01 April 2017

24 Módulos de controle Subsea (SCM)
Subsea: SCMs Módulos de controle Subsea (SCM) Controle das válvulas Leitura dos sensores Comunicação com Topside (MCS/EPU) 01 April 2017

25 SEM (Módulo Eletrônico)
Subsea: DCVs, SEM DCV Montagem Hidraulica SEM (Módulo Eletrônico) SCM 01 April 2017

26 Subsea: Chokes Regula o fluxo Válvulas Choke 01 April 2017

27 Subsea: Distribuição Hidráulica
Placa Hidráulica (Stabplate) Jumpers Hidráulicos 01 April 2017

28 Subsea: Distribuição Elétrica
Jumper Elétrico Conectores Elétricos 01 April 2017

29 Subsea: Instrumentos Pressão Temperatura Detector de Pig 4 a 20 mA
Medidor de vazão Medidor multifásico 4 a 20 mA Modbus Canbus 01 April 2017


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