Os desafios dos dutos flexíveis

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01.2017

Autor: Fabiano Bertoni

Os desafios dos dutos flexíveis

Os dutos flexíveis multicamadas vem sendo usualmente empregados na produção de óleo e gás offshore. No Brasil, o emprego dos dutos flexíveis é ainda mais intenso, pois suas características técnicas e facilidades de logística favorecem a sua aplicação especialmente em lâminas d’água de alta profundidade, como é caso de grande parte da Bacia de Campos e quase a totalidade dos campos do Pré-Sal. Junto com a intensa utilização destes equipamentos é imprescindível garantir que os dutos flexíveis estejam adequadamente projetados, tendo em consideração as mais diversas e severas condições de operação, evitando assim, falhas que inevitavelmente acarretariam em acidentes catastróficos, os quais poderiam comprometer financeiramente e ambientalmente todo um campo de produção.

As camadas que constituem estes dutos são projetadas e fabricadas em diferentes materiais, uma vez que cada uma delas possui função específica. Quando em conjunto, as camadas formam um equipamento capaz de escoar fluídos sob condições extremamente severas de pressão e temperatura, além de suportar os esforços provenientes do peso próprio, de correntes marítimas e das movimentações da plataforma. Os dutos flexíveis possuem uma série de vantagens que justificam sua aplicação, tais como: transporte em bobinas, tempo e facilidade de instalação, ótima acomodação no leito marinho, capacidade de reutilização, dentre outras. Infelizmente apresentam também algumas desvantagens, sendo a principal delas a sensibilidade a diversos mecanismos de falha, os quais, em muitos casos, conduzem a retirada dos dutos de forma prematura, antes mesmo do final de seu tempo de serviço previamente projetado.

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De forma geral, as falhas dos dutos flexíveis são causadas por carregamentos extremos – onda centenária, ou por movimentos repetitivos dentro das margens de segurança - caso da fadiga. Contudo, o grande ponto de discussão trata-se da predição do tempo de serviço dos dutos flexíveis, que em muitos casos são menores ou mesmo muito menores que os estabelecidos nos memoriais descritivos de projeto. Muitas podem ser as causas para essa redução da vida útil, no entanto, duas delas são com certeza importantes: ruptura da camada de vedação externa e permeação de gases provenientes do fluido em escoamento. As duas situações alteram a condição da região anular, sendo que é nesta região onde estão posicionadas as principais camadas estruturais, geralmente constituídas de materiais metálicos.

A presença de gases, no caso de permeação, ou água do mar, no caso de falha da camada externa, afetam consideravelmente a vida do duto flexível através de um processo de degradação das camadas estruturais, dito corrosão e corrosão-fadiga. O processo de corrosão-fadiga ocorre através de uma combinação entre as variáveis de carregamentos com as características do meio de exposição. Sua ação é mais evidente nas camadas metálicas, como as armaduras de pressão e tração. Já as camadas poliméricas, normalmente destinadas a funcionalidade de vedação e agente anti-atrito, são degradas por processos de envelhecimento causados pela ação do meio, pressão interna e externa e principalmente pela temperatura. É possível afirmar com grande segurança que estes processos de degradação são os principais agentes responsáveis pelos desvios entre as predições de vida, realizadas através das metodologias de projeto atuais, e as evidenciadas na situação real de operação.

Nos últimos anos, diversos esforços vêm sendo empregados pelas operadoras, por fabricantes e pesquisadores, para identificar os potenciais modos de falha e determinar, assim, ações técnicas que evitem ocorrências destas falhas durante a operação. Não é uma tarefa trivial, pois como relatado, os dutos flexíveis são estruturas multicamadas, compostas por diversos materiais e diversas geometrias, que quando combinadas formam uma estrutura complexa e susceptível a diversos modos de falha. Adicionalmente, os campos de operação são sistemas dinâmicos, influenciados por fenômenos naturais e, portanto, imprevisíveis a longo prazo, como por exemplo, amplitude das ondas, correntes marinhas, composição e temperatura dos fluídos transportados, entre outras. Contudo, é notável identificar a evolução decorrente dos programas de pesquisa promovidos pela indústria. Graças a estes programas um vasto conhecimento foi gerado através de estudos específicos, testes experimentais, e evidências de operação, que fundamentaram novas metodologias de projeto e aprimoraram especificações técnicas, tornando-as mais eficazes e abrangentes frente aos fenômenos antes desconhecidos. No entanto, é prematuro estabelecer que as metodologias atuais são definitivas, havendo a necessidade de se confirmar as predições realizadas ao longo do tempo de operação. É possível ainda que novos modos de falha se desenvolvam e que novas metodologias devam ser constituídas.

Por fim, entende-se que há definitivamente uma carência e uma necessidade obvia, dentro do setor de O&G offshore, de conhecer profundamente e ser capaz de monitorar de forma constante e atualizada, a integridade estrutural dos dutos flexíveis em utilização. Para isso, é fundamental aproveitar as oportunidades de se estudar os dutos que atualmente estão sendo ou já foram substituídos e conduzir testes laboratoriais que possam contribuir no desenvolvimento de ferramentas de engenharia capazes de auxiliar na determinação da vida remanescente dos dutos flexíveis, e assim promover maior segurança operacional para todo o setor.

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