Risers

Olá galera, hoje estarei comentando um pouquinho sobre risers diferença do rígido e flexível, sua funcionalidade e estrutura.

O que é Riser?

Um riser é um tubo que liga uma estrutura de produção offshore flutuante, ou uma plataforma de perfuração, a um sistema submarino para fins produtivos, como a perfuração, produção, injeção e exportação, ou para perfuração, completação e workover.

Denomina-se riser, o trecho suspenso do duto que conecta a unidade de explotação e produção a um equipamento no fundo do leito marinho (mudline). O riser tem o papel fundamental no sistema de exploração e produção de óleo e gás, devendo-se garantir integridade, confiabilidade e segurança em suas diferentes aplicações. Para garantir a confiabilidade do riser, alguns requisitos tem que ser considerados, e um deles é a sua estanqueidade, o riser deve ser estanque para o transporte de fluidos, deve resistir a todos os esforços cíclicos, deve ter uma longa durabilidade e deve ser compatível com o fluido, o ambiente e os requisitos de controle a corrosão.

Os risers são classificados de acordo com a sua funcionalidade, são eles:

Riser de produção - Utilizado para conduzir/ transferir o fluido da cabeça do poço até a Unidade Estacionária de Produção (UEP)/ Plataforma.

Riser de Injeção - Utilizado para injetar água no reservatório a fim de realizar a manutenção de pressão ou pode injetar gás para provocar um diferencial de pressão entre a árvore de natal molhada e o topo do riser.

Riser de exportação - Utilizado para conduzir fluido processado da plataforma até unidade terrestre ou outra unidade.

Riser de Perfuração - O riser de perfuração apresenta geometria vertical e é fabricado geralmente em aço, apesar de já existirem no mundo risers de perfuração de materiais alternativos, como alumínio e compósito. Nas juntas dos risers de perfuração são acopladas duas linhas auxiliares, kill e choke, as quais são usadas no caso de controle de kick.Também é descida, acoplada ao riser de perfuração, uma mangueira com várias linhas internas com funções hidráulicas e elétricas, para comandar as operações de travamento e destravamento dos conectores hidráulicos e o acionamento dos preventores do BOP (Blowout Preventers). É importante ressaltar que a perfuração deve ser realizada de forma tracionada.

Quando se trata de estrutura, podemos citar a rígida e a flexível.

Riser rígido: Segundo Silva (2011) são tubos de aço formados por uma série de juntas soldadas ou rosqueadas, em lâminas profundas, pode ser utilizados flutuadores para diminuir o peso, possuem grande rigidez e resistência a cargas axiais, radiais e de flexão. Normalmente são compostos de aço ou titânio , e tem sido largamente empregado em lâminas de águas profundas por possibilitar a utilização de grande diâmetro, operar com maior variedade de pressões internas, além disso, a sua simples fabricação apresenta maior dificuldade no manuseio, armazenamento, transporte e instalação, quando comparado aos flexíveis. Vale ressaltar que os dutos rígidos são amplamente requeridos na necessidade de calçamentos de regiões que apresentam trechos de grandes vãos.

O duto rígido também pode ser revestido externamente com a finalidade de manter a temperatura do fluído transportado, evitando assim atingir a temperatura de formação de hidratos e/ou depósitos orgânico (e.g., parafinas), garantindo o escoamento da produção de forma econômica.

Figura 1: Duto rígido com revestimento

Riser Flexível

Os risers flexíveis são dutos especiais compostos por uma superposição de camadas plásticas, que fornecem estanqueidade interna e externa, e de camadas metálicas espiraladas, responsáveis pela resistência à ação dos diversos carregamentos mecânicos aos quais as linhas flexíveis estão submetidas ao longo da sua vida útil. Sua principal característica é a baixa rigidez à flexão.

O flexível, dependendo de sua função, poderá ser do tipo:

● Rough bore (duto de parede rugosa): riser flexível, com carcaça, destinado ao transporte de fluido contendo gás (utilizado na produção de óleo e gás);

● Smooth bore (duto de parede lisa): riser flexível, sem carcaça, destinado ao transporte de fluido sem gás (utilizado como linhas injetoras de água). 

A seguir, são apresentadas as camadas que compõem um riser flexível, bem como suas respectivas funções, referentes à figura 2. Importante observar que nem todas as camadas apresentadas abaixo irão compor uma única linha flexível, tudo irá depender da função prevista em projeto ao longo de sua vida útil.

● Carcaça Intertravada: Prevenir (totalmente ou parcialmente) o colapso do tubo ou da barreira de pressão devido a: 

– Descompressão do tubo

– Pressão externa

– Pressão das armaduras (squeezing)

– Lançamento (cargas mecânicas de compressão ‐ crushing)

● Barreira de pressão: assegura a estanqueidade interna e transmite o esforço da pressão interna.

● Armaduras de Pressão (Espiral Zeta): Sua função principal é sustentar os esforços radiais, sejam induzidos pela pressão interna, sejam induzidos pelos meios de lançamento e/ou pelas armaduras de tração. Em casos específicos, essa camada zeta permite aumentar a resistência do tubo ao colapso hidrostático e as pressões mecânicas externas. O material usado é o aço carbono.

● Camada Intermediária de Plástico: Sua função única é a de diminuir a fricção entre a espiral zeta e as armaduras de aço e, assim, evitar a sua abrasão em caso de utilização da linha sob solicitações dinâmicas (e.g., risers ou jumpers). O material usado é o poliamida ou o polietileno de alta densidade (PEHD).

● Armaduras de Tração: Sua função principal é a de suportar as cargas axiais. São constituídas de duas camadas cruzadas de fio chato de aço, com um passo grande ao longo do comprimento, de forma a se obter boa resistência à cargas de tração. As duas camadas são dispostas a 35º em relação ao eixo do tubo, uma para a direita e a outra para a esquerda. O material usado é o aço carbono. Haverá uma camada de fita adesiva, a qual circundará a segunda camada de fios de aço de forma a segurar as armaduras durante a fabricação da camada seguinte. 

● Camada Externa de Plástico: Sua função principal é a de proteger a camada da estrutura contra a corrosão ou abrasão e, unir as subcamadas das armaduras. O material usado é a poliamida ou o polietileno de alta densidade para as aplicações dinâmicas.

● Proteção Anti-Abrassiva (outerwrap): Sua função principal é a de proteger o riser, no seu trecho em contato com o fundo do mar, contra a abrasão induzida pelos movimentos dinâmicos. O material usado é o aço inoxidável AISI 316L. 

Referências

 Apostila baseada em estudos realizados por TAVARES, José C. V.; CABELINO, Karina; QUINTAES, Marcelo e BARAÚNA, Leonardo – 2008.

COELHO, G.C.L, “Manual do sistema Dynasim Versão 1.4 – Análise Dinâmica de Sistemas Ancorados”. Disponível em: http://www.tecgraf.pucrio.br/~lula/manual/dynasim.pdf . Acesso em: 27 fev. 2019, 13:36:20. 

Silva, Vinícius Ribeiro Machado da Análise Global de Riser Rígido Vertical Tracionado no Topo para Águas Ultra Profundas / Vinícius Ribeiro Machado da Silva. – Rio de Janeiro: UFRJ/Escola Politécnica, 2011.