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

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

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

3 Principais equipamentos Subsea

4

5 O que é Sistemas de Controle?

6 05 June 2014Slide 6 Controle do Poço: - Vazão - Direcionar fluxo - Intervenção Status do Poço: - Pressão - Temperatura Abrir e fechar válvulas Fazer leituras

7 05 June 2014Slide 7 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 Sistema Pressões para atuação hidráulica Tensões e corrente para atuação elétrica Sinais de comunicação

8 Tipos de Sistemas de Controle

9 05 June 2014 Overview - Sistemas de Controle Slide 9 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.

10 05 June 2014Slide 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

11 05 June 2014Slide 11 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 Fornecimento Painél de Controle ATUADOR VÀLVULA ANM Módulo de controle Subsea (SCM)

12 05 June 2014Slide 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

13 05 June 2014Slide 13 Hidráulico Sequenciado Umbilical Retorno Fornecimento ATUADOR VÁLVULA ATUADOR VÁLVULA ATUADOR VÁLVULA P1 P2 P3 V1 V2V Painel de Controle ANMs HPU – Unidade de Potência HIdráulica Módulo de controle Subsea (SCM)

14 05 June 2014Slide 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

15 05 June 2014Slide 15 Eletro-Hidráulico Umbilical Retorno Fornecimento Estação de controle estre (MCS) ATUADOR VÀLVULA ANM Fornecimento de potência 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. HPU – Unidade de Potência HIdráulica Módulo de controle Subsea (SCM)

16 05 June 2014Slide 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)

17 05 June 2014Slide 17 Eletro-Hidráulico Multiplexado Umbilical ATUADOR VÀLVULA ANM Unidade de Potência hidráulica Unidade de Potência elétrica Estação de controle mestre Módulos eletrônicos Subsea Sensores Pressão, Temperatura, etc SinalPotência Hidráulico Módulo de controle Subsea (SCM)

18 05 June 2014Slide 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.

19 Principais Componentes

20 05 June 2014Slide 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

21 05 June 2014Slide 21 HMI – Manifold Albacora

22 05 June 2014Slide 22 Operando Válvulas

23 05 June 2014Slide 23

24 05 June 2014Slide 24 Subsea: SCMs Módulos de controle Subsea (SCM) - Controle das válvulas - Leitura dos sensores - Comunicação com Topside (MCS/EPU)

25 05 June 2014Slide 25 Subsea: DCVs, SEM SCM DCV Montagem Hidraulica SEM (Módulo Eletrônico)

26 05 June 2014Slide 26 Subsea: Chokes Válvulas Choke Regula o fluxo

27 05 June 2014Slide 27 Subsea: Distribuição Hidráulica Jumpers Hidráulicos Placa Hidráulica (Stabplate)

28 05 June 2014Slide 28 Subsea: Distribuição Elétrica Jumper Elétrico Conectores Elétricos

29 05 June 2014Slide 29 Subsea: Instrumentos - Pressão - Temperatura - Detector de Pig - Medidor de vazão - Medidor multifásico - 4 a 20 mA - Modbus - Canbus


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