apresentação de mecatrônica - ernesto e maurício
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Sistemas de Controle Subsea
Estudantes:
•Ernesto Prendin Neto
•Mauricio Antonio Surek
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Apresentação dos principais equipamentos Subsea
O que são Sistemas de Controle
Tipos de Sistemas de Controle
Principais componentes
Sumário
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Principais equipamentos Subsea
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O que é Sistemas de Controle?
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Controle do Poço:- Vazão- Direcionar fluxo- IntervençãoStatus do Poço:- Pressão- Temperatura
Abrir e fechar válvulas Fazer leituras
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Critérios de Projeto
Fatores a serem considerados durante o projeto de um sistema:
•Distância até o reservatório;
•Geografia do reservatório e a
profundidade da água;
•Nº e tipo dos poços (óleo, gás, injeção de
água, etc);
•Nº de funções a serem monitoradas;
•Itens subsea típicos a serem controlados;
•Nº e tipos de válvulas (chokes);
•Válvulas de medição de químicos;
•Separadores;
Variáveis de medição típicas em sistemas de produção Subsea:
•Pressão;
•Temperatura;
•Vazão do poço (diferencial de pressão);
•Posição da válvula;
•Posição do Choke
•Taxa de produção da áreia
•Detecção de Pig
Limpeza do SistemaPressões para atuação hidráulicaTensões e corrente para atuação elétrica
Sinais de comunicação
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Tipos de Sistemas de Controle
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19 April 2023
Overview - Sistemas de Controle
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Controle Hidráulico Direto
ATUADOR
VÁLVULA
HPU - Unidade de potência hidráulica
Reservatório
Bomba
Acumulador
Retorno
Fornecimento Painel de controle do poço
ÁRVORE
Umbilical
OPERAÇÃO■ Para abrir uma válvula da árvore, o operador
coloca a válvula do Painel de Controle da superfície na posição aberta, direcionando fluído de controle para o atuador da válvula.
■ Para fechar uma válvula da árvore, o operador coloca a válvula do Painel de Controle da superfície na posição fechada, ventando fluído de controle do atuador de volta ao reservatório.
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Hidráulico Pilotado
OPERAÇÃO■ Para abrir uma válvula da árvore o
operador coloca a válvula do Painel de Controle da superfície na posição aberta, direcionando fluído de controle à válvula pilotada do SCM. A válvula pilotado abre permitindo fluxo do fluído de controle do acumulador para o atuador.
■ Para fechar uma válvula da árvore, o operador coloca a válvula do Painel de Controle da superfície na posição fechada, ventando fluído de controle da válvula pilotada, permitindo que o atuador seja ventado através da válvula pilotada de volta ao reservatório.
Umbilical
HPU – Unidade de Potência HIdráulica
Retorno
FornecimentoPainél de Controle
ATUADOR
VÀLVULA
ANM
Módulo de controle Subsea(SCM)
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Hidráulico Pilotado
RESUMO
Sistemas pilotados possuem suprimento hidraulico dedicado para cada linha de piloto de
cada função subsea e uma linha hidraulica de suprimento para um simples SCM.
No SCM, um acumulador hidraulico armazena energia hidraulica para acelerar o tempo de
resposta durante abertura da válvula.
VANTAGENS
Baixo custo
Confiabilidade é alta devido a componentes críticos estarem na superfície
Acesso para manutenção é fácil, componentes críticos na superfície
DESVANTAGENS
Ainda lento
dump valves can be used to speed up tree valve closure time
Grande número de mangueiras (uma por função e uma para cada linha de fornecimento)
Limite de distância devido a resposta lenta
Monitoramento Subsea requer pares elétricos dedicados no umbilical
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Hidráulico Sequenciado
Umbilical
Retorno
Fornecimento
ATUADOR
VÁLVULA
ATUADOR
VÁLVULA
ATUADOR
VÁLVULA
P1 P2 P3
V1 V2 V3
5075100
Painel deControle
ANMs
HPU – Unidade de Potência HIdráulica
Módulo de controle Subsea(SCM)
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Eletro-Hidráulico
Umbilical
Retorno
Fornecimento
Estaçãode controle
estre(MCS)
ATUADOR
VÀLVULA
ANM
Fornecimento de potência
OPERAÇÃOPara abrir uma válvula da árvore, o operador fechado a “chave” no painel MCS. Isto energizará a solenóide na válvula pilotada, premitindo o fluxo do fluído de controle para o atuador.
HPU – Unidade de Potência HIdráulica
Módulo de controle Subsea(SCM)
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Eletro-Hidráulico
RESUMO
Sistemas Electro-hidraulicos possuem resposta rápida em grandes distâncias, devido a
energização instantânea da solenóide do SCM quando a chave é fechada no MCS.
Cada função requer um par elétrico no umbilical.
VANTAGENS
Opera em grandes distâncias com resposta rápida.
Pode ser monitorado posição da válvula (confirmação de abertura)
(necessita 1 par de fios para cada ponto monitorado).
DESVANTAGENS
Custo alto, devido a:
Maior complexidade do umbilical (Eletro-Hidraulico)
Maior complexidade do SCM (Subsea Control Module)
Componentes elétrico subsea, (vedações, conectores elétricos)
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Eletro-Hidráulico Multiplexado
Umbilical
ATUADOR
VÀLVULA
ANM
Unidade dePotência hidráulica
Unidade dePotência elétrica
Estação de controle
mestre
Módulos eletrônicosSubsea
SensoresPressão, Temperatura, etc
Sinal Potência Hidráulico
Módulo de controle Subsea(SCM)
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Eletro-Hidráulico Multiplexado
RESUMO
O MCS neste conceito é implementado por um computador, o qual comunica-se com o micro-
processador da eletrônica submarina. A EPU (Electrical Power Unit) fornece alimentação para a
eletrônica submarina.
OPERAÇÃO
Para abrir uma válvula da árvore, o operador utilizado a interface homem-máquina do MCS.
O MCS envia a mensagem codificada para a SEM (Eletrônica submarina), a qual interpreta a
mensagem e energiza a solenóide referente a válvula pilotada comandada, permitindo o fluxo de
fluído de controle para o atuador da árvore.
Durante períodos que não há válvulas em operação, o MCS requisita dados da SEM referente
aos sensores (pressão, temperatura, vazão, etc), os quais são mostrados na interface homem-
máquina.
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Principais Componentes
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Topside: MCS & EPU
Unidade de Potência elétrica (EPU)
- Fontes de Tensão e Corrente- Isoladores/Proteção
Estação de controle mestre (MCS) - Computador Industrial
- Modems e switches- PLC
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HMI – Manifold Albacora
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Operando Válvulas
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Subsea: SCMs
Módulos de controle Subsea (SCM)
- Controle das válvulas
- Leitura dos sensores
- Comunicação com Topside (MCS/EPU)
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Subsea: DCVs, SEM
SCM
DCV
Montagem Hidraulica
SEM (Módulo Eletrônico)
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Subsea: Chokes
Válvulas Choke
Regula o fluxo
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Subsea: Distribuição Hidráulica
Jumpers Hidráulicos
Placa Hidráulica (Stabplate)
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Subsea: Distribuição Elétrica
Jumper Elétrico
Conectores Elétricos
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Subsea: Instrumentos
- Pressão
- Temperatura
- Detector de Pig
- Medidor de vazão
- Medidor multifásico
- 4 a 20 mA
- Modbus
- Canbus