Matematica e Fisica aplicada, modulo intermediario I.pptx

SUBSEA SYSTEMS

09/02/10Mario Antunes

MÓDULO INTERMEDIÁRIO IMATEMÁTICA e FÍSICA APLICADA

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1) Converção de Medidas

2) ºAPI - Densidade do óleo.

3) Volume da coluna de trabalho

4) Pressão x Força

5) Pressão hidrostática

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6) Fator de flutuação

7) Off set, Trigonometria

8) Top Tension

9) Pré-carga de Nitrogênio

10) Câmaras desbalanceadas-

THRT

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1) CONVERÇÃO DE MEDIDAS

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• MASSA:1 kg = 2,2 lbs (libras)

• COMPRIMENTO: 1 pol = 2,54 cm

• VOLUME: 1 m3 = 6,29 barris (bbl – BLUE BARRIL)1 bbl = 159 l1 bbl = 42 gal (galões)1 gal = 3,78 l

• VAZÃO: 1 bpm (bbl/min.) = 42 gpm (gal/min.)

• TEMPERATURA: ºF = 32 + 1,8 x ºC

• PESO ESPECÍFICO (r): 1 kg/l = 8,34 lb/gal = 1 g/cm3 (água)

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2) ºAPI – MEDIDA DE DENSIDADE DE ÓLEO.

Densidade (dens.): grandeza adimensional, que expressa a relação entre a massa específica (me) de um líquido e a água.

Dens. = me óleo / me águaºAPI = (141,5 / dens.) - 131,5

Classificação do Petróleo em relação ao ºAPI :

1) Petróleos Leves: densidade inferior a 870 kg/m3 ou API superior a 31,1; 2) Petróleos Médios: densidade entre 920 kg/m3 - 870 kg/m3 ou API entre 22,3-31,1; 3) Petróleos Pesados: densidade entre 1000 kg/m3 - 920 kg/m3 ou API entre 10,0-22,3; 4) Petróleos Extrapesados: densidade superior a 1.000 kg/m3 ou API inferior a 10,0.

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Considerar e aplicar a fórmula abaixo:. (A): Área do Círculo = (3,14) x d2/4

. (V): Volume do Cilindro (tubo de DPR) = (A) x h (altura)

Unidades:Antes de realizar o cálculo converter todas as unidades para (dm – decímetro). Esta tranformação irá facilitar o resultado, visto que, 1 dm3 = 1 litro = 1 Kgf (considerando a densidade da água pura de 1,0 g/cm3 ou 8,34 ppg).

Utilizar a escala métrica: KM HM DAM M DM CM MM

3) VOLUME DA COLUNA DE TRABALHO

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• Pressão: É a FORÇA (F) aplicada por unidade de ÁREA (A)

Logo, P = (F)/(A)• UNIDADES USUAIS:

• PA (Pascal) - SI• kgf/cm2

• lbf/pol2 (psi = pounds per square inch)• Relação entre unidades: 1 kgf/cm2 = 14,22 psi

• Pressão: É a FORÇA (F) aplicada por unidade de ÁREA (A)

Logo, P = (F)/(A)• UNIDADES USUAIS:

• PA (Pascal) - SI• kgf/cm2

• lbf/pol2 (psi = pounds per square inch)• Relação entre unidades: 1 kgf/cm2 = 14,22 psi

4) PRESSÃO x FORÇA

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5) PRESSÃO HIDROSTÁTICA - PH

• PH - é a pressão devida ao peso de uma coluna de fluido. A PH num determinado ponto de um poço é dada por:

PH = r x hOnde:

r = peso específico do fluido (ppg)h = altura VERTICAL da coluna de fluido acima do ponto.

PH (psi) = r (lb/gal) x h (m) x 0,17 (fator de conversão)

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A densidade relaciona a massa de um material ao volume que ele ocupa, sendo uma propriedade intrínseca do material: d = m/V.

Os elementos mais densos são metais: o ósmio (22,6 g/cm3) e o irídio (22,5 g/cm3). Ou seja, quase três vezes mais densos que o ferro (7,86 g/cm3) e oito vezes mais densos que o alumínio (2,7 g/cm3).

Para o caso específico do aço trabalhamos com densidade de 7,6 g/cm3.

. Cálculo do fator de flutuação: 1 – (1,0 g/cm3)/ (7,6 g/cm3)

. Resultado: 0,87

6) FATOR DE FLUTUAÇÃO

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7) Off set, trigonometria

Ao assentar os equipamentos é preciso

inspecionar o nível de bola das

Ferramentas e só continuar a operação

se a inclinação relativa for menor que

1,5º. Devemos atentar para a inclinação

relativa e para a direção.

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. Cálculo de Off set (distância horizontal

entre o poço e a Sonda):

Tg do ângulo (nível de bola) = off set/LA.

. Quanto é preciso mover a Sonda:

Off set = LA (m) x Tg do ângulo (graus).

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O top tension está relacionado a tração mínima na primeria junta de DPR, ou seja, na junta imediatamente abaixo da SFT.

Os Procedimentos operacionais de instalação de ANM estabelecem utilizar o top tension recomendado ou manter no mínimo 50 Klbf de overpull no conector das Ferramentas.

Os valores existentes nas tabelas não consideram o peso do sistema da Sonda, SFT, links, Ferramentas.

O cálculo é realizado pelo programa de “Riser Análise”considerando os esforços sobre o DPR.

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8) TOP TENSION

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Considerar a instalação da Anm à 2000m de lâmina d’água (considerando o fator de flutuação - 0,87):

a) Sistema da Sonda: 120.000 lbsb) SFT: 15.000 lbsc) Tubo de DPR, 1.460 lbs por junta: 150 tubos = 219.000 lbsd) FDR: 19.700 lbse) Overpull mínimo na FDR: 50.000 lbsf) No Martin decker: 423.700 lbs

NOTA: Overpull na Stress Joint: 69.700 lbs Top tension (Junta abaixo da SFT): 288.700 lbs

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Top Tension recomendado (DPR-2000M):PE-3ED-01848

Pela tabela poderíamos trabalhar com 335.432 lbs de top tension, ou seja, mais 46.732 lbs, o que significa que manteríamos 96.732 lbs na FDR. As Sondas questionam e informam que esta tração elevada colocaria em risco os compensadores em caso de uma desconexão de emergência da FDR.

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Lâmina d’água ( m ) Top Tension ( lbs )100 117.581300 140.513600 174.910

1200 243.7052000 335.432

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Top Tension recomendado para Riser MC8DX:PE-2ED-00475

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9) PLANILHA DE PRÉ-CARGA DE N2

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Equação empregada:Pressão mínima do sistema[psi]= 1500 pressão minima de travamentoPressão máxima do sistema[psi]= 3000 pressão máxima de travamentoVolume total dos acum.[litros]= 60 igual a quantidade de acumuladoresVolume deslocado[litros]= 4,3Lâmina d´agua[metros]= 1120Fator de segurança do volume= 1,5

Pressão de precarga[psi]= 1002,1

Onde P1=Pressão nos acumuladoresP2=Pressão máxima da função(em bar, hidrostática incluída)P3=Pressão mínima da função(em bar, hidrostática incluída)

Volume do deslocamento da Fibop 2000 mts V=Volume da bateria de acumuladoresé igual a 4,70 lts. Vx=Volume da função a ser executada

n=constante do nitrogênio (1,4)Volume do deslocamento da Fibop 1000/1600 mts

é igual a 6,49 lts.

Volume de destravamento da FDR = 15,1 lts.Volume das gavetas cisalhantes é igual a 4,30 lts. BOPW - 2000 mts. Possui 5 acumuladores, sendo de 36 lts cada.

Volume de cada acumulador da FIBOP é igual a 20 lts.

Volume de cada acumulador do BOPW é igual a 20 ltscom exceção ao da auto shear que é igual a 12 lts. BOPW - 2000 mts

P1 - PRESSÃO DE PRE-CARGA DO ACUMULADOR. ESTA PRESSAO DEVE SER MENOR QUE A PRESSÃO MINIMA DO SISTEMA( P3 ). OBS: O IDEAL E QUE P1 SEJA 80 % DE P3, O QUE PROPICIA MAIOR VIDA UTIL DA BEXIGA DO ACUMULADOR.OBS 2 : SE O RESULTADO P1 FOR MAIOR QUE P3 (COMPARAR VALORES EM BAR),SIGNIFICA QUE NAO E POSSIVEL DESLOCAR O VOLUME VX NAS CONDICOES ESTABELECIDAS.P2 - PRESSAO MAXIMA DE TRABALHO DO SISTEMA(3000 PSI MAIS HIDROSTATICA CORRESPONDENTE A PROFUNDIDADE)P3 - PRESSAO MINIMA DE TRABALHO DO SISTEMA(1000 PSI MAIS HIDROSTATICA CORRESPONDENTE A PROFUNDIDADE).V1 - VOLUME DA BATERIA DE ACUMULADORES.VX - VOLUME A SER DESLOCADO PELOS ACUMULADORES,OU SEJA,VOLUME NECESSARIO PARA DESTRAVAR A FERRAMENTA.OBS 3 : PARA EFEITO DE CALCULO, VX DEVE SER NO MINIMO 20 % MAIOR QUE O VOLUME NECESSARIO PARA DESTRAVAR A FERRAMENTA.

NOTA : 1 - O RESULTADO P1 E FORNECIDO EM BAR NA COLUNA B ,NA COLUNA C EM PSI.2 - OS VALORES DE P2/P3 SAO INSERIDOS NO CALCULO EM BAR(VER TABELA).3 - OS VALORES DE V1/VX SAO INSERIDOS NO CALCULO EM LITROS(VER TABELA).

Volume das gavetas cisalhantes (BOPW-1600 MTS) = 4,30 lts.

Pressão em Acumuladores

Obs.:O valor acima é baseado em fórmula.Deve-se consultar o manual do fabricantepara referência a carga mínima.

n

x

n

V

PPV

PP

1

1

2

3

31

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10) CÂMARAS DESBALANCEADAS - THRT

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PÓRTICOS FUNÇAOA TRAVA SUSPENSOR NA BAPB DESTRAVA SUSPENSOR NA BAPC DESTRAVA FERRAMENTA NO CORPO DO SUSPENSORD TRAVA FERRAMENTA NO CORPO DO SUSPENSORE DHSV 1F DHSV 2G ANTI-INCRUSTANTEH BALANCEIO HIDROSTÁTICO

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1) Converter para as unidades solicitadas:a) 25 ton para lbs.b) 9,2 ppg para g/cm3.

c) 20 bbl para litros.

2) Calcular o grau API de um óleo com densidade de 0,8498 g/cm3. Este óleo é considerado Leve, Médio ou Pesado?

3) Considerando uma coluna de DPR com diâmetro interno de 5 1/8” e um comprimento total de 1000 metros, calcular o volume interno?

4) Qual a força gerada no sentido de destravar uma ANM ao se pressurizar por cima do plug do TH de 3,75” com 3000 psi.

5) Calcular as pressões hidrostáticas à 2000 metros:a) MEG (9,13 ppg):b) DIESEL (7,10 ppg):c) ÁGUA DO MAR (8,6 ppg)

EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO:

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6) Qual o peso de uma FIBOP de 12 ton em lbs, dentro d’água?

7) Após o assentamento da TRT (12,5 ton na superfície) sobre uma ANM foi constatando que o nível de bola indicava 3º na direção de 270º NM. Ao realizar inspeção na BAP foi constatado que o nível indicava 1º para 90º NM.Sabendo que a lâmina d’água era de 1000 metros, quantos metros e qual a direção que seria necessário mover a Sonda para “zerar” o off set?

8) Utilizando os dados do ítem 7, considerar um Riser MC8DX com 13,72 m de comprimento e peso de 1800 Kgf na superfície, utilizar a tabela de “Top tension” e informar qual seria o overpull aplicado na TRT (não considerar o overpull mínimo de 50.000 lbs). Utilizar lâmina d’água de 1000 metros.

9) Uma vez carregado os acumuladores com 3000 psi de fluido HW-525 na superfície e acreditando que a check-valve do módulo de (SDR) está estanque, existe a necessidade de recarregar os acumuladores no fundo? Justifique a sua resposta.

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10) Operação de instalação de Tbg Hgr: Considerando uma l’ámina d’água de 1250 metros e que o fluido de perfuração dentro do BOP-STACK possui peso específico de 9,3 ppg, Calcular a pressão exercida pelo fluido do anular no sentido de colapsar o umbilical de funções da THRT (considerar o umbilical hidráulico totalmente cheio com fluido HW-525).

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