Equipamentos para operações de DPR

EQUIPAMENTOS PARA OPERAÇÕES DE DRILL PIPE RISER E MANUTENÇÃO DE EQUIPAMENTOS

EQUIPAMENTOS PARA OPERAÇÕES OPER AÇÕES OPERA ÇÕES DE DRILL PIPE RISER E MANUTENÇÃO MA NUTENÇÃO DE EQUIPAMENTOS


1 - COMPLETAÇÃO DE POÇOS

Ao terminar a perfuração do poço existe a necessidade de equipá-lo para permitir uma operação econômica e segura de acordo com as premissas estabelecidas no projeto básico de construção do poço. Denomina-se completação o conjunto de operações e atividades que têm como objetivo equipar o poço para a produção, instalando todos os acessórios e equipamentos que irão permitir a operação segura do poço de petróleo. Apesar do termo “completação” derivar, provavelmente, do inglês completion e não existir na língua portuguesa formal, esta palavra descreve bem a atividade realizada nesta etapa. Este termo consiste na ação de completar um poço de petróleo para a operação. A sequência de etapas normalmente executada na completação de poços de petróleo resumida abaixo:

off shore é

• Substituição do Fluido de Perfuração e Condicionamento do Poço; • Instalação do sistema de contenção de areia: - Gravel Packing, podendo ser também: - Telas Stand Alone ; - Telas Expansíveis; • Instalação da Cauda Intermediária; • Instalação da Coluna de Produção e Suspensor de Coluna; • Instalação da árvore de natal molhada; • Realização de testes de formação; • Instalação da tree Cap e abandono do poço. O esquema de um poço tipo completado seguindo as fases acima é apresentado na figura abaixo.

2 – OPERAÇÕES RISER

COM DRILL PIPE

Desde a poço EN-38, em esmagad gadora ANM’ ANM’s e seus seus susp suspen enso sore ress de inst instal alad ados os com com completação.

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EQUIPAMENTOS PARA OPERAÇÕES DE DRILL PIPE RISER E MANUTENÇÃO DE EQUIPAMENTOS Entretanto, o custo de aquisição é alto e o manuseio é complicado, acarretando elevados tempos de manobra. Além disto, a experiência tem mostrado que este equipamento está sujeito a diversas falhas operacionais, tais como vazamentos e problemas de encaixe, além do alto custo de manutenção. Evidentemente, o aumento da lâmina d'água agrava estes problemas, além de trazer novos problemas, tais como: limitação de espaço e peso nas sondas, limitação da capacidade de tração dos compensadores de movimento, e alto tempo de resposta do sistema de controle hidráulico direto, utilizado nos risers de completação. Como exemplo, vale a pena mencionar a completação do poço MLS-03, localizado em lâmina d’água de l709 metros, onde o tempo de manobra foi de 1,5 dias, ou seja, uma falha no desempenho dos equipamentos significaria, no mínimo, perda de 3 dias de sonda correspondente as manobras de retirada e reinstalação. Visando contornar este problema, foi desenvolvido o drill pipe riser , que consiste, basicamente, na utilização de uma coluna de perfuração especial ( drill pipes ) e um umbilical, preso aos drill pipes , para substituir o riser de completação convencional. 3 – EQUIPAMENTOS DE DPR 3.1 – EQUIPAMENTOS DE MANOBRA 3.1.1 - CONJUNTO COMPENSADOR DE ROSCAS

Durante o manuseio dos tubos de DPR para acoplamento ou desacoplamento, é necessária a utilização do conjunto compensador de roscas, que consiste de um cilindro pneumático dimensionado e com pressão pneumática regulada para compensar o peso do tubo individualmente ou em pares. Faz parte do conjunto do compensador um painel de comando com as funções de elevar ou abaixar o tubo/par, regulando a pressão necessária para a compensação do peso, o manômetro para a cabine do sondador, que acoplado ao sistema, permite ao sondador, controlar a tração dos tubos de DPR durante o desacoplamento. Um sistema de alarme sonoro integra o conjunto. Este alarme é acionado sempre que a haste do cilindro ultrapasse, na retirada de tubos, uma posição intermediária entre o meio curso e final do curso da haste. O objetivo deste alarme é alertar ao sondador que deve parar de tracionar a coluna, pois está em ponto crítico e se continuar a tração poderá romper o sistema. Outros itens do conjunto compensador são o Swivel com as mangueiras de conexão do cilindro com o painel de comando e o distorcedor. 3.1.2 – ELEVADORES

Para o manuseio dos tubos de DRP e da coluna como um todo, são utilizados 3 modelos de elevadores: - Elevador auxiliar - com capacidade para 4 toneladas, é utilizado no manuseio individual ou em pares dos tubos de DPR. Trabalha em conjunto com o Compensador de roscas acima. - Elevador pneumático - com capacidade para 350 toneladas, este elevador suporta todo o peso da coluna com a ANM, inclusive. O acionamento de abertura é feito aplicando pressão pneumática e o fechamento é mecânico acionando-se, com o tubo, um dispositivo na parte superior do elevador. - Elevador manual - similar ao elevador pneumático, porém a abertura e fechamento são feitos manualmente.


3.1.3 - CONJUNTO HANG OFF

Utilizado nas operações com Suspensor de coluna, o Hang off é instalado na mesa rotativa, retirandose a bucha mestra. Composto de uma cunha com acionamento hidráulico ancora o tubo de DPR para operação de acoplamento ou desacoplamento dos tubos. Com capacidade para 350 toneladas, possui área para passagem de umbilical. Faz parte do conjunto do Hang off, uma Unidade de força hidráulica com acionamento pneumático e um painel de comando com as funções de centralização do tubo e acionamento das cunhas hidráulicas.

EQUIPAMENTOS PARA OPERAÇÕES DE DRILL PIPE RISER E MANUTENÇÃO DE EQUIPAMENTOS 3.1.4 - CUNHA MANUAL

Utilizada nas operações com ANM é similar ao Hang off, porém, a instalação e acionamento são manuais e a instalação é diretamente na bucha mestra da mesa rotativa.

3.1.5 - ROLDANAS

Equipamento de formato circular (roldana lua cheia) utilizado para orientação e alinhamento dos umbilicais quando em operação. Existem dois modelos de roldana: Roldana para umbilical de 90mm e Roldana para umbilical de 80mm que também é utilizada para operações com umbilical de HCR.

EQUIPAMENTOS PARA OPERAÇÕES DE DRILL PIPE RISER E MANUTENÇÃO DE EQUIPAMENTOS 3.1.6 - CONJUNTO CHAVE HIDRÁULICA

O conjunto Chave hidráulica é composto da Chave hidráulica, Unidade de força hidráulica, torquímetro com célula de carga, compensador de movimento e posicionador. Para acoplamento dos tubos de DPR, a mandíbula inferior ou back-up é acionado fixando o tool joint caixa e a mandíbula superior é acionada fixando o tool joit pino. Com movimento de rotação, os tubos são acoplados e é aplicado o torque monitorado através do manômetro do torquímetro acoplado à chave. Para a operação da Chave hidráulica é necessária uma Unidade de força que transforma a energia mecânica de um motor a diesel em energia hidráulica através de uma bomba para este fim. A chave hidráulica é dimensionada para torque máximo de 85.000 lbs/f, porém o torque aplicado na conexão da rosca do DPR é de 38.000 à 42.000 lbs/f. Este torque é específico do DPR que utilizamos. Torque inferior a 38.000 lbs/f pode comprometer a vedação e ocasionar a desconexão do tubo em operação. Torque superior a 42.000 lbs/f pode comprometer a integridade da rosca e áreas de vedação. O compensador de movimento consiste de um cilindro com atuação hidráulica montado no braço de manuseio da chave e permite flexibilidade de movimento vertical para posicionar a chave na altura correta para a operação. O posicionador consiste de um cilindro com atuação hidráulica montado na estrutura de transporte e conectado na parte traseira da chave, permitindo o movimento horizontal para posicionar a chave no local correto para operação.

EQUIPAMENTOS PARA OPERAÇÕES DE DRILL PIPE RISER E MANUTENÇÃO DE EQUIPAMENTOS 3.1.7 – STABING GUIDE

O Stabing guide é utilizado para guiar a rosca pino do DPR na conexão com a rosca caixa. 3.1.8 – ANEL TENSIONADOR

O anel tensionador é utilizado somente em operações de workover com a coluna de DPR, ou seja, não é utilizado em operações de instalação/ retirada de Suspensor de coluna e operações de instalação/retirada com coluna da sonda. No início da operação, o Anel tensionador é instalado, sem as buchas, logo abaixo da mesa rotativa, permitindo a passagem da Stress joint. Antes do assentamento do equipamento (ANM, BAP, Tree Cap) na cabeça de poço, os cabos dos compensadores de movimento da sonda são instalados nos olhais do Anel tensionador e são instaladas as buchas. Desta forma, após o assentamento total dos equipamentos no poço, todo o peso da coluna mais os equipamentos são suportados pelo guincho da sonda e pelo Anel tensionador mantendo a coluna tensionada e compensada durante o movimento vertical da embarcação. 3.1.9 - CLAMP PARA FIXAÇÃO DO UMBILICAL

Equipamento tipo presilha utilizado para manter o umbilical junto ao corpo do tubo e evitar danos ao mesmo, diminuir o esforço no umbilical na descida do sistema e diminuir o esforço no carretel na subida do sistema. Os modelos utilizados são: - Clamp tipo "MM" 6.5/8" UEH 80 mm x HCR 40 mm (BRANCO) – Utilizados nas operações com Suspensor de coluna – Apesar de possuir passagem para umbilical de HCR, este não é utilizado. - Clamp tipo "MM" 6.5/8" UEH 90 mm x HCR 1" (VERDE)– Utilizados nas operações de Workover com HCR de 1” - Clamp tipo "MM" 6.5/8" UEH 90 mm x HCR 1.1/4" (AMARELO) – Utilizados nas operações de Workover com HCR de 1.1/4” - Clamp tipo "MP" 5" UEH 90 mm x HCR 40mm (AZUL) – Utilizados nas operações de instalação de BAP com DP de 5” – Apesar de possuir passagem para umbilical de HCR, este não é utilizado.

EQUIPAMENTOS PARA OPERAÇÕES DE DRILL PIPE RISER E MANUTENÇÃO DE EQUIPAMENTOS 3.2 – EQUIPAMENTOS DE CONTROLE 3.2.1 - HPU – UNIDADE HIDRÁULICA

Equipamento composto de reservatórios, bombas, acumuladores, e válvulas, dispostos de forma a prover energia hidráulica para alimentação dos painéis de Workover e SFT. A HPU, através de sua lógica eletro hidráulica, funciona de forma automática mantendo os acumuladores pressurizados e destes para a linha de alimentação dos painéis, com pressão constante. A interferência do operador durante o funcionamento da HPU é monitorar e manter os tanques abastecidos, visto que quando o tanque está em seu nível mínimo, as bombas ficam inoperantes.

Basicamente a UH possui, além de outros componentes: - 01 bomba auto-aspirante para abastecimento do tanque; - 02 tanques com capacidade de 500 litros cada; - 02 bombas alternativas tipo triplex com capacidade de 20 litros/min. de vazão; - Acumuladores de bexiga com capacidade de 38 litros a 3.000 psi; - 01 bomba hidropneumática com capacidade de 10.000 psi. 3.2.2 - PAINÉIS DE CONTROLE PARA WORKOVER E S.F.T. 3.2.2.1 – PAINÉIS DE CONTROLE PARA S.F.T.

A função básica do painel para SFT, modelo TPC 008, é permitir total operacionalidade através de controle hidráulico dos atuadores da SFT e da ferramenta de instalação do suspensor de coluna a serem utilizadas durante as operações de instalação e intervenção em árvores de natal molhada em sondas e/ou navios-sonda. Para a pressurização das funções, o painel é provido de um sistema de alimentação interna composto de tanque hidráulico e bomba hidropneumática, e também com a opção de alimentação externa através de linhas hidráulicas de 3.000 psi e 5.000 psi.


3.2.2.2 – PAINÉIS DE CONTROLE PARA WORKOVER

A função do painel é operar as Árvores de Natal Molhada em plataformas e/ou navios-sonda. Para a pressurização das funções, o painel é provido de um sistema de alimentação interna composto de tanque hidráulico e bomba hidropneumática, também com a opção de alimentação externa através de linhas hidráulicas de baixas e altas pressões. Para pressurização das funções de nitrogênio, o painel é provido de bomba booster para pressurização até 10.000 psi de nitrogênio.

3.2.3 – CARRETEL COM UMBILICAL


Carretel com acionamento pneumático onde é enrolado o umbilical de controle para operações de workover, instalação/retirada de ANM, BAP, Tree Cap e ferramentas e instalação/retirada de Suspensor de coluna. O carretel é composto de estrutura metálica e uma bobina, onde é enrolado o umbilical, montado sobre mancais de rolamento e acionado por moto redutor. O motor é acionado por ar comprimido, comandado por válvulas direcionais a partir de uma estação de comando, na base do skid. Uma segunda estação de comando fica na parte superior. Para garantir a distribuição uniforme do umbilical existe um dispositivo chamado Guia Cabo que é composto de um sistema de transmissão por correntes que faz o sincronismo entre o movimento da bobina e o movimento do carro do umbilical que se desloca em fuso. Para as operações de DPR são utilizados 3 configurações de carretel de acordo com o umbilical bobinado. 3.2.3.1 - Carretel com umbilical de workover

O umbilical de controle para operações de workover possui diâmetro externo de 90mm e 36 linhas hidráulicas, geralmente com diâmetros interno de 3/16” e ¼” e 03 cabos elétricos com 02 pares de fio em cada cabo. Na extremidade submarina, os cabos elétricos são terminados com conectores elétricos submarinos e na extremidade de superfície, os cabos elétricos são instalados em conector elétrico através de caixa de passagem. A função básica dos cabos elétricos é promover interface para monitoramento de sinais de pressão e temperatura do poço na superfície. O umbilical é conectado ao carretel na placa hidráulica onde provê interface para o jumper de interligação com o painel de workover. Algumas linhas do umbilical são interrompidas, antes da placa hidráulica, com válvulas que são necessárias para bloqueio de 6 funções que podem ser: Travamento da TRT (Ferramenta de instalação da ANM), Destravamento da TRT, Piloto do sistema de Destravamento rápido, Suprimento dos acumuladores, Reserva e Destravamento do Conector de linhas de fluxo. 3.2.3.2 - Carretel com umbilical de HCR

O umbilical de HCR (High Collapse Resistance) permite o acesso ao anular do poço. Este umbilical consiste de uma mangueira com diâmetro interno que pode ser de 1” ou 1.1/4” e tem como característica principal a alta resistência ao colapso, este dado é importante, pois se fosse uma mangueira comum, quando submetida as pressões encontradas na fundo do mar, fatalmente esta mangueira colapsaria. Este carretel possui válvula gaveta de 1” para bloqueio da mangueira de HCR. Esta válvula possui comando hidráulico para abertura com fechamento por mola e acionamento mecânico back-up. Este carretel/umbilical é utilizado em conjunto com o carretel/umbilical de workover. O jumper de HCR é utilizado para conectar o umbilical de HCR com a Unidade de bombeio. 3.2.3.3 - Carretel com umbilical de Tubing Hanger mode

Para as operações de instalação/retirada de Suspensor de coluna (Tubing Hanger mode), o umbilical possui 10 linhas hidráulicas com diâmetro interno de ¼”, 01 linha com diâmetro interno de 1” resistente à colapso (HCR) e 05 cabos elétricos com 02 pares de fio em cada cabo. As linhas hidráulicas do umbilical são conectadas aos painéis de controle localizados na lateral interna da bobina.

EQUIPAMENTOS PARA OPERAÇÕES DE DRILL PIPE RISER E MANUTENÇÃO DE EQUIPAMENTOS Estes painéis comandam, através de válvulas, as funções da THRT (Tubing Hanger Running Tool ou Ferramenta de instalação/retirada do Suspensor de coluna). A alimentação hidráulica destes painéis é através de swivel localizado no eixo da bobina e o dreno é conectado da mesma forma, porém na lado oposto da bobina. A conexão elétrica é similar ao encontrado no carretel/umbilical de workover. Similar ao carretel/umbilical de HCR, este carretel possui válvula gaveta de 1” para bloqueio da mangueira de HCR.

3.3 – EQUIPAMENTOS DA COLUNA 3.3.1 - SFT - SURFACE FLOW TREE

A SFT possui um bore de 5 1/8” em um bloco de válvulas com duas válvulas mestras, e uma válvula lateral, todas com acionamento hidráulico. As válvulas mestras são válvulas gaveta de 5 1/8” com atuador de dupla ação hidráulico e a válvula lateral é uma válvula gaveta de 2 1/16” com atuador fail safe close hidráulico com possibilidade de acionamento manual. A extremidade inferior da SFT é dotada de uma conexão com rosca caixa de 11” ACME idêntica àquela dos risers UN. Na extremidade superior, o bore de 5” tem conexão que permite acoplar um lubrificador (BOP de arame) para permitir acesso vertical ao poço com unidade de arame. Para acoplamento da SFT à coluna de DPR são utilizados adaptadores e Saver subs. A SFT é o último componente a ser instalado na coluna de DPR e tem a função de barreira de segurança e de direcionar fluxo originado do poço para a planta da sonda ou injeção de substancias no poço. Os adaptadores da SFT são utilizados para prover interface da conexão da SFT, que é 11” ACME com o DPR que é 6.5/8”. A sequência é: SFT -> Adaptador 11” ACME pino x 6.5/8” pino -> Saver sub caixa x pino -> Pup Joint de 35’ -> Saver sub caixa x pino -> Adaptador 11” ACME caixa x 6.5/8” caixa -> Adaptador 11” ACME pino x 6.5/8” pino -> Saver sub caixa x pino -> Coluna de DPR.


3.3.2 - TUBO DE DPR

Os tubos de DPR possuem rosca de 6.5/8” VAM RISER com vedação metal-metal e vedação secundária com selo de PTFE e com comprimento de 45’. Para compor a coluna, são utilizados também tubos idênticos aos tubos standard (45’), porém, com comprimento de 35’, 20’, 15’ e 10’. Estes Pup Joints são necessários para composição no comprimento ideal da coluna em relação ao poço até a superfície, mantendo a SFT em distancia segura da mesa rotativa. Possuem área para ancoragem da chave hidráulica (Tool joint).

3.3.3 - CROSSOVER MC-8D cx X 6 5/8” cx


Utilizado na operação de Suspensor de coluna, é instalado acima da THRT ou Junta de Riser cisalhável e conectado a coluna de DPR. Possui conexões para umbilical de controle das funções da THRT e umbilical de HCR para acesso ao anular. Não possui interface para os cabos elétricos, quando existe a necessidade de monitoramento elétrico este crossover é substituído por outro na sonda. 3.3.4 - JUNTA DE REFORÇO - STRESS JOINT

Utilizada nas operações com ANM. Com comprimento de 45’, consiste de um tubo reforçado com capacidade de resistência a tração e dobramento. Em uma das extremidades possui conexão rosca caixa 6 5/8” VAM RISER e na extremidade oposta possui flange tipo Speed lock com stab de 5”. Para acoplamento da Stress joint na Ferramenta de instalação, utilizamos um adaptador com extremidade flange tipo speed lock e bore de 5” (acoplado à stress joint por speed lock clamp) e na extremidade oposta possui flange API 11” com bores de 5” e 2”. Dependendo do tipo de flange da Ferramenta de instalação, podemos utilizar as seguintes configurações: - Flange API 11” 5” x 2” – Utilizamos o conjunto Stress joint + Adaptador Speed lock - Flange API 11” 4” x 2” – Utilizamos o conjunto Stress joint + Adaptador Speed lock + Adaptador dual bore - Flange API 11” 4” x 2” – Utilizamos o conjunto Stress joint + Adaptador Speed lock + Stabs híbridos de 5” -> 4” e 2”. Outra configuração possível é com a utilização de Crossover 6.5/8” pino x 4.1/2” IF caixa conectado acima da Stress Joint. Esta configuração é utilizada na instalação de BAP utilizando a coluna de 5” da sonda. O adaptador speed lock possui uma entrada com conexão JIC 16 para acesso ao anular através do umbilical de HCR. Para união dos flanges utilizamos chave de torque com unidade de força hidráulica com acionamento pneumático. 4 – MANUTENÇÃO 4.1 - HISTÓRICO

No decorrer da evolução da humanidade a manutenção apresentou diversas fases distintas, de acordo com o grau de desenvolvimento tecnológico e da influência das máquinas e equipamentos na economia das nações. As fases de evolução podem ser divididas conforme descrição a seguir: 1ª Fase: Pré Revolução Industrial – Século XVIII: Nesta fase não existiam equipes dedicadas à atividade de manutenção. O próprio operador, que na maioria das vezes era o dono da máquina, também era o responsável pela sua construção e manutenção. A participação das máquinas na economia era relativamente pequena, portanto a parada não causava grandes problemas. Além disso, a complexidade das máquinas existentes era muito pequena, tornando o reparo relativamente simples. 2ª Fase: Primeiras Equipes – Século XIX: Nesta época surgem as grandes invenções que revolucionaram a vida da humanidade: eletricidade, máquinas a vapor e motores. A complexidade das máquinas começa a aumentar, exigindo conhecimentos especiais para a operação e consertos. Os equipamentos começam a influenciar a vida das pessoas exigindo maior agilidade no reparo. Para

EQUIPAMENTOS PARA OPERAÇÕES DE DRILL PIPE RISER E MANUTENÇÃO DE EQUIPAMENTOS garantir o funcionamento começa a surgir à necessidade de pessoal especializado e a disponibilidade de recursos para execução da manutenção das máquinas. 3ª Fase: Corretiva – 1900 a 1920: A primeira guerra mundial demonstra a grande influência das máquinas no poder das nações. Com a necessidade de produção em grande escala são construídas as primeiras grandes indústrias. A parada da máquina necessita um reparo rápido para garantir o nível de produção. Dentro das indústrias são constituídas as equipes de manutenção corretiva. 4ª Fase: Preventiva – 1920 a 1950: A segunda guerra mundial impulsiona a indústria aeronáutica, que torna um fator decisivo para o conflito. Os aviões são máquinas que praticamente não admitem defeitos, surgindo o conceito de prevenção na manutenção. Nesta época surge a eletrônica e o primeiro computador. Alguns instrumentos começam a ser incorporados às máquinas auxiliando na operação e programação da manutenção. 5ª Fase: Racionalização – 1950 a 1970: A crise do petróleo, matéria prima fundamental para os processos industriais, gera grande impacto nos custos de produção. As indústrias já representam a principal atividade econômica, sendo o principal fator de classificação das nações. Os custos de manutenção precisam ser racionalizados. As indústrias começam a utilizar a Engenharia de Manutenção, que promove o desenvolvimento das primeiras técnicas aplicadas ao monitoramento das condições dos equipamentos. O conserto e a prevenção não são suficientes, a atuação da manutenção deve ser feita com economia. 6ª Fase: Produtiva Total – 1970 até hoje: A globalização aumenta a concorrência entre as indústrias. Novas técnicas de controle de qualidade geram produtos de elevado desempenho. As empresas que não acompanham o desenvolvimento tecnológico não conseguem sobreviver. A manutenção torna-se uma importante ferramenta para a melhoria da produtividade, através da análise da causa de falha dos equipamentos. As indústrias japonesas e americanas conseguem destaque na produtividade, utilizando ferramentas administrativas que integram a produção com a manutenção melhorando a qualidade dos produtos e reduzindo os custos de manutenção. 4.2 – DEFINIÇÃO DE MANUTENÇÃO

A manutenção conforme a ABNT, corresponde a todas as ações necessárias para que um item seja conservado ou restaurado, de modo a permanecer de acordo com uma condição especificada. Na prática a manutenção é a conservação técnica econômica do ativo fixo da empresa. 4.3 – FALHA

A Falha corresponde à perda da função de um equipamento. A condição de funcionamento de um equipamento pode ter critérios diferenciados. Por exemplo, na atualidade a agressão ao meio ambiente pode impedir o funcionamento de um equipamento, sendo uma condição de falha. 4.4 – DIAGNÓSTICO DE FALHA

O Diagnóstico da Falha consiste na identificação do mecanismo que provocou a falha do equipamento. A identificação da causa da falha é fundamental para a garantia de desempenho. Atualmente existem diversas técnicas que podem auxiliar na análise da falha de uma máquina. Estas técnicas de manutenção

EQUIPAMENTOS PARA OPERAÇÕES DE DRILL PIPE RISER E MANUTENÇÃO DE EQUIPAMENTOS envolvem desde o conhecimento básico dos equipamentos até a utilização de instrumentos sofisticados. 4.5 - CONFIABILIDADE

Confiabilidade é a probabilidade de que um equipamento, célula de produção, planta ou qualquer sistema funcionar normalmente em condições de projeto, por um determinado período de tempo estabelecido. As taxas de falhas que representam o número de falhas num determinado período de tempo se comportam de maneira diferente no decorrer da vida do equipamento. Basicamente há três períodos distintos: - Período da Falha Prematura: É caracterizado pelas elevadas taxas de falhas no início da utilização. Normalmente estas falhas são resultantes de deficiências de projeto, fabricação, erros de operação e outras causas. Algumas vezes é possível reduzir estes tipos de falha através da utilização de testes planejados antes da liberação final do equipamento. - Período da Taxa de Falha Constante: Neste período as falhas resultam de limitações inerentes de projeto mais os acidentes causados por operação ou manutenção inadequadas. Estas falhas podem ser evitadas pela atuação correta da operação e manutenção dos equipamentos. - Período do Desgaste Acelerado: Estas falhas ocorrem em função da própria idade dos componentes do equipamento. A Taxa de Falha aumenta progressivamente, colocando em risco a segurança e a produção. Os custos crescentes de manutenção e as perdas de produção podem definir o fim da vida útil. Com a velocidade da evolução da tecnologia o equipamento pode tornar-se obsoleto. A Confiabilidade de um equipamento é influenciada pela taxa de falha individual dos componentes e pela configuração utilizada neste equipamento. Estas configurações podem associar os componentes em série, em paralelo ou com reserva (stand by). 4.6 – MANUTENABILIDADE

Manutenibilidade é a probabilidade de se realizar um reparo de uma falha dentro de um prazo préestabelecido, tomando-se como base o histórico de outros reparos. Porém, para este índice ser calculado deve-se ter um tempo para reparo constante ao longo do tempo. O cálculo deste índice sofre a influência de diversos fatores que alteram o tempo de reparo ao longo da vida do equipamento. Os principais são: - O escopo de trabalho de um reparo difere de outros anteriores; - Nem sempre o tempo que a equipe de manutenção foi impedida de trabalhar em toda a fase de reparo do equipamento é apropriado com rigor. Estes problemas podem ser causados por falta de materiais ou alterações de programação. - As pessoas envolvidas são alteradas de um reparo para outro, podendo ser alterada também a quantidade. 4.7 – DISPONIBILIDADE

A Disponibilidade representa o tempo em que um equipamento está disponível para o trabalho. O tempo disponível é composto pelo período efetivamente em uso e pelo tempo em que o equipamento esta em condições operacionais, porém não esta em um uso em função de outros fatores ou quando esta em reserva (stand by).

EQUIPAMENTOS PARA OPERAÇÕES DE DRILL PIPE RISER E MANUTENÇÃO DE EQUIPAMENTOS O estágio não operacional é o somatório do tempo gasto em atividades de reparo (diagnóstico ou conserto) ou esperando sobressalentes, procedimentos, etc. 4.8 - PRIORIDADE

A Prioridade corresponde à escolha da seqüência das atividades de manutenção. A utilização dos recursos dentro de uma prioridade correta garante a eficácia da manutenção. 4.9 – INDICADORES DE DESEMPENHO

Os indicadores de desempenho são parâmetros utilizados para avaliar a eficiência dos trabalhos de manutenção. Os índices mais utilizados são: TMPR, TMEF e a Disponibilidade. Existem ainda os Indicadores de Custos, que avaliam os custos diretos e indiretos da manutenção. 4.10 – ANÁLISE DE RISCO

A complexidade das tarefas das equipes de manutenção exige uma avaliação completa do potencial de risco envolvido. A análise de risco envolve o conhecimento de todos os fatores que afetam a segurança das atividades de manutenção para um determinado serviço e as medidas necessárias para evitar acidentes. 4.11 - MÉTODOS DE MANUTENÇÃO As características dos equipamentos de um processo produtivo moderno podem definir diferentes critérios para a seleção do método de manutenção a ser utilizado. Diversas considerações sobre a escolha do método de manutenção são realizadas dentro dos novos conceitos de manutenção. Os métodos de manutenção podem ser divididos nos seguintes grupos: corretiva, preventiva, preditiva e produtiva (proativa). As considerações sobre cada um destes métodos são apresentadas a seguir: 4.11.1 – MANUTENÇÃO CORRETIVA

Este método consiste em uma situação não planejada para a execução da manutenção. A intervenção somente irá ocorrer quando o equipamento perder a sua função. A manutenção corretiva também é conhecida como “Run To Failure” (RTF), que significa “operar até quebrar”. Quando o uso da manutenção corretiva é praticada de forma inadequada em uma instalação podem-se ter as seguintes consequências: perda de produção, destruição catastrófica, planejamento ineficiente de mão de obra, excesso de peças em estoque, baixa disponibilidade dos equipamentos, riscos de segurança e queda da qualidade. 4.11.2 – MANUTENÇÃO PREVENTIVA

A Manutenção Preventiva consiste na aplicação de um programa regular de inspeção, ajustes, limpeza, lubrificação, troca de peças, calibração e reparo de componentes e equipamentos. Este método é conhecido como manutenção baseada no tempo, sendo aplicada sem considerar as condições do equipamento. A atuação periódica da inspeção e manutenção com intervalos pré-determinados pode reduzir os níveis de falhas em emergência e melhorar a disponibilidade dos equipamentos. Para a definição dos períodos de atuação pode ser utilizado o TMEF (Tempo Médio Entre Falhas). Porém, nem sempre é possível alcançar bons resultados com este critério, pois muitos componentes apresentam falhas aleatórias.

EQUIPAMENTOS PARA OPERAÇÕES DE DRILL PIPE RISER E MANUTENÇÃO DE EQUIPAMENTOS A utilização da Manutenção Preventiva com ação periódica pode resultar em custos excessivos devido às paradas desnecessárias de equipamentos, gastos excessivos com componentes e riscos de danos no equipamento devido à montagem incorreta. 4.11.3 – MANUTENÇÃO PREDITIVA

A Manutenção Preditiva é também conhecida como manutenção baseada na condição, com a utilização de técnicas de inspeção é possível monitorar a evolução do estado do equipamento e atuar no momento mais adequado. A aplicação da Manutenção Preditiva é possível quando o componente apresenta um “sintoma” que pode caracterizar o seu processo de falha. Os principais fatores que determinam a falha dos componentes são: alteração do nível de vibração, calor, alteração de espessura, trinca e desgaste. Diversas tecnologias foram desenvolvidas para a avaliação do estado dos equipamentos. As principais são as seguintes: Análise de Vibração, Emissão Acústica, Análise do Óleo, Termografia, Ensaios Não Destrutivos, Medidas de Fluxo, Análise de Motores Elétricos, Detecção de Vazamento, Monitoramento da Corrosão, Análise Visual e de Ruído. A aplicação correta de um programa de Manutenção Preditiva pode trazer os seguintes benefícios: disponibilidade máxima das máquinas, planejamento efetivo da mão de obra, reposição de peças do estoque, segurança operacional, qualidade da manutenção e gerenciamento global dos recursos. A limitação do uso da Manutenção Preditiva está na disponibilidade de uma técnica efetiva de monitoramento e nos custos/benefícios da implantação deste método. 4.11.4 - MANUTENÇÃO PRODUTIVA (PROATIVA)

A atuação da manutenção para melhorar o desempenho das máquinas tornou-se muito importante com o aumento da competitividade entre as empresas. A Manutenção Produtiva aplica inúmeras técnicas e ferramentas de análise para alcançar níveis de desempenho superior das máquinas e equipamentos. Neste método a manutenção deve atuar em todos os estágios da vida de um equipamento, podendo ser aplicado em conjunto com os métodos anteriores, procurando o aumento da confiabilidade. Os conceitos da Manutenção Produtiva estão em sintonia com os conceitos atuais da manutenção. Todas as vantagens dos métodos anteriores podem ser obtidas com a Manutenção Produtiva garantindo uma melhoria contínua dos parâmetros da manutenção e da operação. 5 – LÓGICA HIDRÁULICA DOS EQUIPAMENTOS DE DPR

Em anexo, encontram-se os esquemas hidráulicos dos componentes do sistema DPR: 5.1 – SIMBOLOGIA HIDRÁULICA E PNEUMÁTICA

Para melhor identificação e interpretação dos esquemas hidráulicos que serão apresentados, é necessário o conhecimento dos símbolos utilizados nestes diagramas. Abaixo estão os símbolos conforme ABNT. REFERÊNCIA

6.1.1 6.1.2

DESCRIÇÃO

Linha contínua

APLICAÇÃO

Linha de trabalho, linha de retorno, linha de suprimento Linha tracejada Linha de pilotagem interna e

SIMBOLO

EQUIPAMENTOS PARA OPERAÇÕES DE DRILL PIPE RISER E MANUTENÇÃO DE EQUIPAMENTOS externa (acionamento), linha de dreno, linha de sangria (purga) de ar e líquidos. Filtro Posições transitórias Mangueira Sem válvula de retenção (conectado e desconectado)

8.1.1.4 8.2.1.7.1

Linha flexível Engate rápido

8.2.1.7.2

Engate rápido

Com válvula de retenção (conectado e desconectado)

10.1.2.1

Bomba hidráulica

Bomba hidráulica com um sentido de escoamento, deslocamento fixo e um sentido de rotação

10.1.2.5

Motor pneumático

10.3.2.2

10.5.2.5

10.6.1.3

Motor pneumático reversível, com dois sentidos alternados de escoamento, deslocamento fixo e dois sentidos de rotação Cilindro Avanço por mola, com haste hidráulico de somente em um dos lados do ação simples e êmbolo e dreno para o haste simples reservatório com avanço por mola Acumulador por gás com bexiga

Motor elétrico

-------------------------

EQUIPAMENTOS PARA OPERAÇÕES DE DRILL PIPE RISER E MANUTENÇÃO DE EQUIPAMENTOS 11.2.1.1

Válvula de fechamento

Válvula direcional, duas vias, duas posições, normalmente fechada, acionamento manual Válvula de retenção simples (abre quando a pressão de entrada for superior à pressão de saída)

11.3.2.1

Válvula de retenção simples

11.3.2.2

Válvula de retenção por mola

Válvula de retenção simples com retorno por mola (abre quando a pressão de entrada for superior à pressão de saída somada à força da mola)

11.3.2.4

Válvula de retenção pilotada

Válvula de retenção pilotada para fechar, sem mola

11.3.2.5

Válvula de retenção pilotada

Válvula de retenção pilotada para abrir, com mola

11.3.2.7

Válvula de simultaneidade

A via de saída da válvula está sob pressão somente se ambas as vias de entrada estão sob pressão

11.4.2.1

Válvula de alívio A pressão de entrada gera de simples uma força decorrente de estágio uma mola, provocando a abertura da via de retorno ou escape e, consequentemente, o controle da pressão


Válvula de sequência

Simples estágio, pressão de ajuste de abertura por mola, com dreno externo

11.4.2.5

Válvula redutora de pressão

Estágio simples, com mola regulável

11.4.2.7

Válvula pneumática redutora de pressão

Se a pressão na saída excede a pressão regulada, a pressão é descarregada para a atmosfera

11.5.2.1.2

Válvula redutora de vazão ajustável Restrição variável

Sem indicação do método de acionamento, nem do estado (aberto, fechado) da válvula

11.5.2.1.3

Válvula de bloqueio

11.5.2.1.5

Válvula redutora de vazão com retorno livre Restrição unidirecional Filtro genérico

Normalmente uma das posições é completamente fechada Restrição variável, com caminho livre em um dos sentidos do escoamento. No sentido oposto há uma restrição ajustável

12.2.2.1

12.2.2.3

Filtro com indicação de contaminação

Símbolo geral


Separador com dreno manual

12.2.2.5

Separador com dreno automático

12.2.2.6

Filtro com separador, Dreno manual

12.2.2.8

Lubrificador

O óleo é adicionado ao ar objetivando lubrificar o equipamento receptor de ar

12.2.2.9

Unidade de condicionament o

Unidade que consiste de filtro com separador, válvula redutora de pressão, manômetro e um lubrificador

13.1.1.2

Manômetro

13.1.1.9

Medidor de vazão Pressostato

13.1.2.2

Fornece um sinal elétrico à uma pressão pré-ajustada

5.2 - PRESSÃO

É a força produzida por unidade de superfície. Em hidráulica a pressão e expressa em kgf/cm², atm, bar ou psi(lbf/pol²). A tabela a seguir mostra alguns dados de conversão de unidades de pressão. 1 atm 1 atm 1 atm 1 kgf/cm2 1 kgf/cm2 1 kgf/cm2 1 bar

1,0333 kgf/cm2 1,0134 bar 14,697 psi (lbf/pol2) 0,9677 atm 0,9807 bar 14,223 psi (lbf/pol2) 0,9867 atm

EQUIPAMENTOS PARA OPERAÇÕES DE DRILL PIPE RISER E MANUTENÇÃO DE EQUIPAMENTOS 1 bar 1 bar 1 psi 1 psi 1 psi

1,0196 kgf/cm2 14,503 psi (lbf/pol2) 0,0680 atm 0,0703 kgf/cm2 0,0689 bar

5.3 - ENERGIA

Segundo a lei de conservação de energia, a energia não pode ser criada nem destruída embora possa passar de uma forma para outra. Como exemplo, a transformação de energia em uma UH se inicia na transformação de energia elétrica (motor) em energia mecânica e desta para energia hidráulica (bomba). Esta energia pode ser utilizada diretamente da saída da bomba ou armazenada em acumuladores com indicativo em manômetros. Os acumuladores utilizados são do tipo balão. Estes acumuladores possuem um balão de borracha no seu interior com válvula de enchimento de gás na parte superior do acumulador. Este balão é précarregada com nitrogênio (450 psi de N2 para 3000 psi de fluido) e ocupa, quando pressurizada, todo o interior do acumulador fechando a válvula de entrada/saída de fluido. Quando injetamos o fluido hidráulico pressurizado na entrada do acumulador, esta energia comprime o balão ocupando a área. Na despressurização do acumulador, o balão volta a ocupar o espaço interno do acumulador expulsando todo o fluido e fechando a válvula.

Válvula de gás


Casco

Balão Válvula

Conexão fluido

A – Acumulador vazio e balão despressurizada; B – Acumulador vazio e balão com pré carga; C – Acumulador iniciando enchimento de fluido; D – Acumulador pressurizado. Os manômetros que utilizamos são do tipo bourdon. Bourdon é um tubo oval em formato de “C” com uma das extremidades ligada na entrada do manômetro e a outra extremidade ligada em um mecanismo

EQUIPAMENTOS PARA OPERAÇÕES DE DRILL PIPE RISER E MANUTENÇÃO DE EQUIPAMENTOS com ponteiro, quando pressurizamos o manômetro, o tubo bourdon tende a endireitar-se, ou seja, do “C” para o “I” e acionando o mecanismo do ponteiro.

5.4 – TIPOS DE CONEXÕES

Existem diversos tipos de conexões para alta, média e alta pressão. Abaixo alguns exemplos de conexões que utilizamos nos equipamentos de DPR. 5.4.1 – CONEXÕES COM ROSCA NPT

A rosca NPT é uma rosca cônica auto vedante, mas na prática é necessária a adição de elemento de vedação (teflon), o mais indicado é o teflon líquido. A rosca NPT possui como característica a diferença entre a dimensão nomeada e a dimensão nominal, como exemplo, a rosca de 1/8” NPT tem diâmetro nominal (maior diâmetro) de 10,4mm e 27 fios por polegada.


5.4.2 – CONEXÕES COM ROSCA JIC

É uma rosca com vedação metal x metal não necessitando de elemento de vedação. A que utilizamos normalmente é a JIC 37º, ou seja, o ângulo da área de vedação tem 37º.

De para: JIC 4 = ¼” – JIC 6 = 3/8” – JIC 8 = ½” – JIC 10 = 5/8” – JIC 12 = ¾” JIC 16 = 1” e JIC 20 = 1 ¼” 5.4.3 – CONEXÕES FLANGEADAS PARA TUBO

Conexão para tubos que utiliza porca e anilha para vedação. Esta vedação é metal x metal não necessitando de adição de elemento de vedação. Utilizamos dois tipos de conexão flangeada: - D-Seal ou e Hi-Seal com anilha simples. - D-Lock ou Hi-Lock com anilha dupla.


6 – DICAS DE MANUTENÇÃO 6.1 - Sempre é bom ter um procedimento escrito com todos os passos da intervenção nos equipamentos. Este procedimento pode ser do fabricante, ou da própria empresa que faz a manutenção e sempre deve estar fundamentado em normas técnicas aplicáveis. 6.2 - O equipamento deve estar limpo antes do início de sua abertura, entretanto, quando se quer fazer alguma investigação sobre algum problema do equipamento seria interessante abrí-lo do jeito em que estiver. 6.3 - Após a desmontagem todas as peças devem ser inspecionadas onde devem ser relatados aspectos como: presença de sujeira indevida dentro do equipamento, peças que foram encontradas danificadas e qualquer outro fato anormal a condição operacional do equipamento. 6.4 - Com base na inspeção realizada devem-se definir quais serão as atividades de recuperação a serem realizadas, como por exemplo: usinagem de peças troca de peças novas, uso de peças antigas se estiverem em bom estado, etc. 6.5 - Sempre é muito importante bater fotos do equipamento, peças, presença de materiais indevidos dentro do equipamento (p. ex.: sujeira, qualquer outro material que não devia estar lá) 6.6 - Emitir relatório da intervenção o mais detalhado possível, onde deve constar desde a etapa de desmontagem, onde se comenta tudo que encontrou no equipamento antes da manutenção, fotos de como estava, etc; depois o que foi feito, quais peças foram trocadas, quais ensaios/medições foram executados bem como o resultado destes. 6.7 - Também serão importantes parâmetros de instalação e testes do equipamento onde pode ser detectada alguma falha do processo produtivo ou alguma coisa/fato externo do processo que possa estar causando a quebra do equipamento. 6.8 – Desenhos de conjunto e vistas do equipamento são importantes fontes para execução de uma boa manutenção. Se não possuir estes desenhos, a desmontagem inicial deve ser acompanhada de anotações e fotos para identificação da sequência correta. Isto facilita na montagem. 6.9 – Parafusos. Pintura ou proteção? Em parafusos com cabeça cilíndrica e recesso sextavado interno (allen) deve-se evitar a pintura no interior do sextavado, pois a corrosão pode atuar de dentro para fora da pintura e quando for necessário a remoção, a medida do sextavado pode estar irregular e fatalmente irá “roletar”. Use lubrificação como graxa. Preferencialmente, roscas de parafusos não devem ser pintados. Use sempre graxa para proteção. O que é melhor para manutenção? Desmontar parafuso com tinta na rosca e corrosão ou parafuso lubrificado e isento de impurezas? É função da manutenção preservar os pontos de conexão/desconexão, cuidando da limpeza e lubrificação periódica de parafusos, grampos, presilhas, etc. Com estes cuidados a manutenção pode ser mais rápida e menos fatigante. 6.10 – Use ferramental adequado para a tarefa a ser executada:

EQUIPAMENTOS PARA OPERAÇÕES DE DRILL PIPE RISER E MANUTENÇÃO DE EQUIPAMENTOS - Não use chave de fenda como talhadeira ou formão - Não use chave de fenda no lugar da chave Philips - Atenção nas medidas dos parafusos com relação à chave de boca ou estria a ser utilizada, não use chave com medida em milímetros em sextavado com medida em polegadas. - Não use “cabo de força” em ferramentas não projetadas para uso deste acessório, chaves de boca e combinadas não foram projetadas para uso com “cabo de força”, da mesma forma as chaves Allen. Se for necessária uma força maior, verifique a possibilidade de usar outro tipo de ferramenta mais adequada. - Não use ferramentas em maus estado, improvisadas (armengues), quebradas, faltando componete, etc. UMA CORRENTE É TÃO FRACA QUANTO O ELO MAIS FRACO DE SUA CADEIA. DA MESMA FORMA, UMA EQUIPE É TÃO FRACA QUANTO O MEMBRO MAIS FRACO DO GRUPO.

Equipamentos para operações de DPR

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