Sistemas de Controle Subsea
Estudantes:
•Ernesto Prendin Neto
•Mauricio Antonio Surek
Sumário
Apresentação dos principais equipamentos Subsea
O que são Sistemas de Controle
Tipos de Sistemas de Controle
Principais componentes
Principais equipamentos Subsea
O que é Sistemas de Controle?
Abrir e fechar válvulas
Controle do Poço:
- Vazão
- Direcionar fluxo
- Intervenção
Status do Poço:
- Pressão
- Temperatura
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Fazer leituras
Critérios de Projeto
Fatores a serem considerados durante o
projeto de um sistema:
Variáveis de medição típicas em sistemas de
produção Subsea:
•Distância até o reservatório;
•Geografia do reservatório e a
•Temperatura;
profundidade da água;
•Nº e tipo dos poços (óleo, gás, injeção de
•Vazão do poço (diferencial de pressão);
•Posição da válvula;
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;
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•Pressão;
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•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
Tipos de Sistemas de Controle
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
Umbilical
coloca a válvula do Painel de Controle da
superfície na posição aberta, direcionando fluído de
controle para o atuador da válvula.
ÁRVORE
■ 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.
Overview - Sistemas de Controle
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ATUADOR
VÁLVULA
Hidráulico Pilotado
HPU – Unidade
de Potência
HIdráulica
Retorno
Fornecimento
Painél de
Controle
OPERAÇÃO
■ Para abrir uma válvula da árvore o
Umbilical
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.
Módulo de
controle
Subsea
(SCM)
■ 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.
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ANM
ATUADOR
VÀLVULA
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
HPU – Unidade
de Potência
HIdráulica
Retorno
Painel de
Controle
Fornecimento
50
100
75
Umbilical
P2
P1
ATUADOR
ATUADOR
V2
V1
VÁLVULA
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VÁLVULA
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P3
ATUADOR
V3
VÁLVULA
Módulo de
controle
Subsea
(SCM)
ANMs
Eletro-Hidráulico
Retorno
HPU – Unidade
de Potência
HIdráulica
Estação
de controle
estre
(MCS)
Fornecimento
Umbilical
Fornecimento
de potência
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.
ANM
ATUADOR
VÀLVULA
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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
Estação
de controle
mestre
Unidade de
Potência hidráulica
Unidade de
Potência elétrica
Umbilical
Sinal
Hidráulico
Potência
Módulo de
controle
Subsea
(SCM)
Módulos eletrônicos
Subsea
Sensores
ATUADOR
ANM
Pressão, Temperatura, etc
VÀLVULA
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Eletro-Hidráulico Multiplexado
RESUMO
O MCS neste conceito é implementado por um computador, o qual comunica-se com o microprocessador 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 homemmáquina.
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Principais Componentes
Topside: MCS & EPU
Unidade de Potência elétrica
(EPU)
- Fontes de Tensão e Corrente
Estação de controle mestre (MCS)
- Computador Industrial
- Isoladores/Proteção
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- 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
DCV
SCM
Montagem Hidraulica
SEM (Módulo Eletrônico)
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Subsea: Chokes
Regula o fluxo
Válvulas Choke
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Subsea: Distribuição Hidráulica
Placa Hidráulica (Stabplate)
Jumpers Hidráulicos
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Subsea: Distribuição Elétrica
Conectores Elétricos
Jumper Elétrico
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Subsea: Instrumentos
- Pressão
- Temperatura
- 4 a 20 mA
- Detector de Pig
- Modbus
- Medidor de vazão
- Canbus
- Medidor multifásico
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