UNIVERSIDADE PETROBRAS PROGRAMA DE FORMAÇÃO
Integridade de Dutos Flexíveis e Umbilicais Luiz Antonio SULINO RH/UP/ECTEP Chave: B17N Rota: 822-5200
Macaé-RJ, maio de 2012.
É proibida a reprodução total ou parcial, por quaisquer meios, sem autorização por escrito da Petróleo Brasileiro S/A-Petrobras, Recursos Humanos, Universidade Petrobras. Este material foi desenvolvido para uso exclusivo em treinamento no sistema Petrobras. Este material contém informações classificadas como Corporativas pelo RH/UP/ECTEP.
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Sumário Integridade de Dutos Flexíveis e Umbilicais Submarinos
1.
Introdução
2.
Tipos e Exemplos de Não Conformidades
3.
Tipos de Reparo
4.
Inspeção
Portal GIDES – link:
http://portalgides.petrobras.biz
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1. Introdução São estruturas compostas complexas. Destinam-se a operação por longos períodos de tempo. São susceptíveis a simples danos, que muito reduzem sua vida útil (Ex.: dano na capa externa). As atividades offshore são muito onerosas e, portanto, necessitam ser muito bem orientadas para serem efetivas. Dutos Flexíveis
A Petrobras utiliza dutos flexíveis desde o início da produção offshore na Bacia de Campos e hoje é a maior usuária mundial de linhas flexíveis, com mais de 5300 tramos e mais de 6800km em operação. Por ser pioneira em águas profundas e ultraprofundas, a Petrobras convive com o limite da tecnologia de vários componentes dos sistemas de produção offshore. Para dutos flexíveis isso não é diferente: LDAs cada vez maiores; serviços com contaminantes ácidos; altas temperaturas e pressões; diâmetros cada vez maiores; etc.
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1. Introdução Integridade de Dutos Flexíveis
Inspeção (Planejamento e Controle) Sustentada por dois pilares: Monitoramento (Implementação de Técnicas)
Não basta inspecionar e monitorar. Quando encontradas nãoconformidades é necessário atuar eficientemente no planejamento e execução da manutenção.
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1. Introdução Qual o momento em que pode surgir ou ser identificada uma falha ou defeito em um duto flexível? -Na Fabricação; -Nos Testes de aceitação (na fábrica, laboratório ou campo); -No Transporte / Manuseio; -No Carregamento no PLSV (nas bobinas ou cestas); -Na Instalação (tensionadores, pull-in); -Na Operação (elevada carga ou temperatura, desgaste, corrosão,etc). 5
1. Introdução
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2. Tipos e Exemplos de Não Conformidades
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• Texto retirado da Apositla de Integridade – Autor: Luiz A. LOBIANCO
2. Tipos e Exemplos de Não Conformidades Marcas de Faca – Montagem do Conector •São marcações ou ranhuras deixadas por ferramentas de corte ou manuseio; •Estes pontos são mais propícios à corrosão e às trincas de fadiga.
Montagem
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2. Tipos e Exemplos de Não Conformidades Rasgo na Capa Externa Flexível ainda na bobina.
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2. Tipos e Exemplos de Não Conformidades
• Texto retirado da Apresentação de aula sobre Integridade de DFs – Autor: Luiz A. LOBIANCO
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2. Tipos e Exemplos de Não Conformidades Obs 1.: Comumente, não havendo ações corretivas, este dano ou falha degradada poderá evoluir para uma falha crítica. Obs 2.: Atribuindo-se uma falha degrada ou dano à função fundamental de um item, significa que, apesar do seu estado degradado, o item possui capacidade de exercer esta função, em condições limitadas ou fora dos padrões desejáveis. Obs 3.: Pode ocorrer em qualquer fase do DF (exceto na fábrica): - Recebimento / Manuseio / Estoque - Lançamento / Instalação - Operação - Desinstalação. 11
2. Tipos e Exemplos de Não Conformidades Danos Ocorridos Durante o Lançamento/Instalação Danos na capa externa (furos, rasgos, deformações, amassamentos, etc.), podem ocorrer em decorrência do processo de recebimento destes dutos pelo navio instalador
nas
tensionadores,
cestas, ou
nas
mesmo
passagem
pelos
cantos
pelos vivos
indesejáveis, que por ventura existam no caminho do duto
flexível,
existentes
no
próprio
navio
de
lançamento. Ovalização no duto flexível devido a um descontrole no
sistema
de
compressão
das
sapatas
do
tensionador durante o lançamento. 12
2. Tipos e Exemplos de Não Conformidades Dano Ocorrido Durante a Operação
Ex.: Dano na capa externa e na fita de alta resistência do DF
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2. Tipos e Exemplos de Não Conformidades Dano na Capa Externa – Tramo na Bobina na Área de Recebimento, Manuseio e Estoque
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2. Tipos e Exemplos de Não Conformidades Dano por Abrasão com o Leito Marinho do Duto Flexível na Região do TDP Devido à existência de solos agressivos no leito marinho, como formações em carbonato de cálcio, os dutos flexíveis, na região do TDP, apresentam danos no revestimento externo (Camada Polimérica Externa).
TDP TDP (Touch Down Point): local onde o duto flexível, o qual está conectado à plataforma, toca o fundo do mar e é submetido a esforços de atrito com o solo marinho, induzido pelas movimentações verticais e laterais da embarcação flutuante, sob ação das ondas, ventos e correntes. 15
2. Tipos e Exemplos de Não Conformidades
• Protetor Anti-Desgaste (outerwrap); • Fixado ao duto durante a instalação.
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2. Tipos e Exemplos de Não Conformidades CRÍTICA
• Texto retirado da Apositla de Integridade – Autor: Luiz A. LOBIANCO
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2. Tipos e Exemplos de Não Conformidades A compressão axial induz uma torção no sentido contrário ao do enrolamento dos arames, ocorrendo um afastamento destes em relação às camadas internas. Se a restrição ao movimento não for suficiente, grandes deslocamentos radiais são impostos aos arames, gerando um dano plástico permanente às armaduras de tração e/ou capa externa da linha flexível. Os fabricantes têm combatido este tipo de instabilidade acrescentando camadas de fitas de aramida.
Gaiola de Passarinho em duto flexível
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2. Tipos e Exemplos de Não Conformidades Falha devido a Marcas de Facas nos Arames da Armadura de Tração Este tipo de defeito é inserido nos arames quando da montagem do conector no momento do corte da capa externa. A marca inserida é suficiente para propiciar a nucleação de trincas, com sua posterior propagação até a ruptura dos arames.
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2. Tipos e Exemplos de Não Conformidades
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2. Tipos e Exemplos de Não Conformidades Falha da Barreira de Pressão (Vedação) por Degradação • Degradação devido à alta temperatura, BSW, pH do fluido interno e tempo de exposição. • A camada responsável pela vedação apresenta-se fragilizada, favorecendo o surgimento de trincas.
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Tipos de Reparo
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3. Tipos de Reparo
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3. Tipos de Reparo Reparo de Capa Externa
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3. Tipos de Reparo Reparo de Capa Externa
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3. Tipos de Reparo Reterminação de Conector de Duto Flexível • O que é uma reterminação? Quando é necessária? Obs: Há diminuição do comprimento da linha.
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3. Tipos de Reparo Reterminação de Conector de Duto Flexível • O que é uma reterminação? Quando é necessária? Obs: Há diminuição do comprimento da linha.
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3. Tipos de Reparo
Conector
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3. Tipos de Reparo Reterminação de um duto flexível Início da reterminação
Dano próximo ao conector
Novo conector
Montagem do conector
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3. Tipos de Reparo 1
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3. Tipos de Reparo 7
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Após finalizar a montagem dos arames e do tubo de drenagem de anular, monta-se a capa do conector e coloca-se a resina epóxi.
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3. Tipos de Reparo Reterminação no PLSV Após a realização do Pull out e recolhimento até o comprimento adequado, faz-se a reterminação do duto flexível à bordo do PLSV.
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Inspeção
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4. Inspeção Integridade de Dutos Flexíveis Inspeção (Planejamento e Controle) Sustentada por dois pilares: Monitoramento (Implementação de Técnicas)
Não basta inspecionar e monitorar. Quando encontradas nãoconformidades é necessário atuar eficientemente no planejamento e execução da manutenção.
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4. Inspeção Monitoramento / Inspeção 1) Na Fábrica 2) Durante Manuseio / Estoque 3) Durante Lançamento / Instalação (no barco) 4) Após o Lançamento (As Built) 5) Em Operação
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4. Inspeção Na Fábrica A inspeção e o monitoramento na fábrica é uma atividade de responsabilidade do fabricante que pode ou não ter acompanhamento da Petrobras. Exemplo de Monitoramento: controle contínuo da espessura do polímero através de medição por ultrasom em vários pontos ao longo do diâmetro do duto flexível, à medida que for sendo extrudado. Hold Points: Pontos de espera ou parada da fabricação para inspeção, por parte da Petrobras, daquela fase do processo de fabricação. Ex.: durante a montagem do conector. FAT (Factory Acceptance Test) – Teste de Aceitação de Fábrica: - Teste Hidrostático; - Teste de passagem de pig; - Teste do sistema de alívio (tramos para aplicações nas quais o fluido contenha gás); - Testes mecânicos, Etc. 36
4. Inspeção
Exemplo de FAT –Teste Hidrostático na Fábrica
As duas extremidades do tramo (com conectores) são fechadas e a linha é pressurizada.
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4. Inspeção Recebimento (Manuseio e Estoque) Trata-se da inspeção que ocorre no ato do recebimento dos dutos. Consiste em transferir, de uma bobina para outra, o duto flexível recém chegado à base, vistoriando-o permanentemente durante esse processo de transferência.
Durante Lançamento / Instalação Ocorre observação contínua (inspeção visual) durante o lançamento, no barco, imediatamente antes do efetivo lançamento do flexível no mar. Desta forma, assim que uma não-conformidade seja observada, pode-se atuar para repará-la em condições melhores (no barco) do que após seu lançamento (no mar) ou mesmo substituir o trecho danificado, caso seja necessário. 38
4. Inspeção Durante Operação PG-1EP-00020 “Diretrizes para Atividade de Inspeção e Monitoramento de Dutos e Umbilicais Flexíveis em Operação”
Objetivo: este padrão tem por objetivo estabelecer requisitos e diretrizes para sistematizar a utilização das melhores práticas para as atividades de monitoramento e inspeção de dutos e umbilicais flexíveis em operação, como parte de uma estratégia integrada de gerenciamento da integridade desses equipamentos.
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4. Inspeção PG-1EP-00020 Responsabilidades e Atribuições
As atividades de monitoramento e inspeção de flexíveis são de responsabilidade do Ativo de Produção que os operam. Porém, a execução dessas atividades pode ser delegada total ou parcialmente a uma terceira parte.
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4. Inspeção
Inspeção
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4. Inspeção Classificação dos Dutos e Umbilicais Flexíveis para fins de Inspeção Tem o objetivo de separar os dutos e umbilicais flexíveis que apresentam diferentes graus de criticidade devido aos riscos que representam para os aspectos de saúde, meio ambiente e operação.
Para estabelecer a freqüência de inspeção, os dutos flexíveis foram classificados em três grupos, em função do tipo de aplicação e o fluido
transportado,
conforme
mostra o quadro abaixo:
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4. Inspeção Técnicas de Inspeção •Visual:
•- trechos riser (regiões emersa, imersa ZVM até -30m LDA e entre -30m LDA até conexão Riser/Flowline), •- estático (leito marinho) •- interior de I-Tube; •Capa externa: injeção de nitrogênio no anular, inspeção na região do TDP; •Válvulas de alívio do gás percolado (Inspeção e Monitoramento); •Detecção de torção e deformação no topo; •Avaliação dos anodos de sacrifício; •Avaliação do polímero PA-11 da barreira de pressão. 43
4. Inspeção Classificação das Inspeções A inspeção de dutos e umbilicais flexíveis é feita especificamente de acordo com os trechos a serem inspecionados: PIDF – Procedimento de Inspeção de Duto Flexível PIDF – 1: inspeção do trecho estático (flowline) PIDF – 2: inspeção na região compreendida entre 30m de LDA até a conexão riser/flowline (região imersa do duto) PIDF – 3: Inspeção na ZVM até 30m de LDA (região imersa do duto) PIDF – 4: Inspeção na região emersa do riser PIDF – 5 (As Built): Inspeção após o lançamento 44
4. Inspeção
Tipos de PIDFs x Aplicação
PIDF- 4 PIDF- 3 - 30 m LDA
Tramo Riser
PIDF- 2
Tramo Flowline
PIDF- 1
Conexão Riser / flow 45
4. Inspeção
PIDF-4
PIDF-3 - 30 m
PIDF-2 PIDF-1 R/F
PIDF-1 MANIFOLD
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4. Inspeção
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4. Inspeção
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4. Inspeção
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4. Inspeção
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4. Inspeção
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4. Inspeção INSPEÇÃO E REPARO COM MERGULHO RASO
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4. Inspeção
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4. Inspeção
Trecho Emerso: uso de escaladores, com possibilidade de reparo na capa externa
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4. Inspeção
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4. Inspeção
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4. Inspeção
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4. Inspeção
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Periodicidade das Inspeções
4. Inspeção
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4. Inspeção Periodicidade das Inspeções OBS.: Quando necessário, a periodicidade de inspeção dos dutos e umbilicais flexíveis poderá ser alterada, aumentando a freqüência de inspeção em função dos resultados das inspeções já realizadas, como por exemplo, das características dos danos detectados, do histórico de falha dos dutos e umbilicais flexíveis, do tempo necessário para reparo e do risco associado às possíveis conseqüências de falha dos flexíveis.
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Referências 1. Apostila: Integridade de Dutos Flexíveis e Umbilicais Submarinos;
2. API 17TR2
Este material foi montado a partir de diversas apostilas do CENSUB – Curso de Formação de Engenheiro de Equipamentos – Especialização em Engenharia Submarina, as quais foram desenvolvidas por profissionais da Petrobras que atuam nesta área. 61
