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PROGRAMA DE EXPLOTACIÓN
DE CAMPOS EN AGUAS PROFUNDAS
Sistemas Submarinos de Producción
P r e s e n t a
M.I. Ana Bertha González Moreno
® Sistemas Submarinos de Producción (SSP)
CONTENIDO1. Introducción
2. Definición de un SSP
3. Ventajas del uso de SSP
4. Equipo submarino
5. Sistema de control submarino
6. Aseguramiento de flujo
7. Procesamiento submarino
8. Arquitectura submarina
9. Récords mundiales de aplicaciones submarinas
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ROVDuctos flexibles de producción
Pozos
Umbilical Principal
Jumper (Líneas de Flujo)
Manifold
PLEM
Líneas de producción
Sistema de Anclaje
Árbol Submarino
Barco FPSO
Infraestructura de Producción para Aguas Profundas
Plataforma TLP
1. Introducción
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día de mes de año Dirección _____ 4
Es el conjunto de equipos, conexiones y tuberías, instalados
sobre el lecho marino que tienen la finalidad de transportar y
conducir los fluidos producidos desde el yacimiento hasta la
superficie (Plataformas de producción o tierra).
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2. Definición de un SSP
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día de mes de año Dirección _____ 5
Clasificación de los SSP
Sistemas Submarinos de Producción
Recolectores de Producción
Manifold
Plantilla de producción submarina
Ductos y riserde producción
Jumper
PLET/FLET
Ductos
Riser
Sistemas de control
Submarinos
Superficiales
Instrumentos de Medición
Presión
Temperatura
Flujo
Producción de arena
Equipo de procesamiento
Separadores
Bombeo
Compresión
Pozo
Árboles Submarinos
Cabezales Submarinos
Terminación submarina
+ Herramientas de Instalación
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Bombeo Electrocentrifugo
Estructuras de conexión
SLED/PLEM
Jumper
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• Permite producción temprana de
campos con las siguientes
características:
aguas profundas
localización remota
campos marginales
extremos inalcanzables para
la perforación direccional
desde plataformas existente.
• Permite desarrollo de varios
campos pequeños desde un solo
centro de proceso
• Permite el uso de ROVs en lugar
de buzos para las actividades de
instalación y mantenimiento,
incrementando el nivel de
seguridad del sistema.
3. Ventajas del uso de SSP
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1. Árbol submarino
PRINCIPALES COMPONENTES:
4. Equipo submarino
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día de mes de año Dirección _____ 8
Árboles Submarinos
Porcentaje de ventas de árboles submarinos de
los fabricantes más importantes en el mercado
IMP-PECAP-SS-2012-003
E & P Magazine, Febrero 2012.
Se tienen órdenes de compra de 3,200 árboles submarinos para el 2015.
El periodo de fabricación un árbol submarino estándar se ha extendido de los 12 o 14 meses promedio a 16 o 18 meses para los próximos 4 o 5 años.
3%
38%
32%
14%
13%
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día de mes de año Dirección _____
Componentes Principales
9
• Válvula maestra de producción
• Válvula de producción lateral
• Válvula de cruce
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día de mes de año Dirección _____
Componentes Principales
10
• Válvula maestra de producción
• Válvula de producción lateral
• Válvula de cruce
• Válvula de circulación en espacio anular
• Válvula anular de liberación 1
• Válvula lateral de espacio anular
• Válvula anular de liberación 2
• Válvula maestra de espacio anular
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día de mes de año Dirección _____
Componentes Principales
11
Válvulas de
Inyección
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día de mes de año Dirección _____
Componentes Principales
12
Sensores de P y T
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día de mes de año Dirección _____
Componentes Principales
13
INSTRUMENTACIÓN DE FONDO
• Válvula de Tormenta 1
• Válvula de Tormenta 2
• Válvula de inyección de químicos en el fondo 1
• Válvula de inyección de químicos en el fondo 2
• Requerimientos de la terminación 1
• Requerimientos de la terminación 2
• Requerimientos de la terminación 3
• Sensor de presión y Temperatura de fondo
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Wellhead
Tree Body
Tubing Hanger
Tree Cap
Debris Cap
Wireline Plug
Isolation Sleeve
Tapa Exterior
Tapa del
Árbol
Tapones
Retenedor de
la tubería de
Producción
Cuerpo del
Árbol
Cabezal
Válvula de Aislamiento
Horizontal
Tipos de Árboles Submarinos
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Vertical
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día de mes de año Dirección _____15
Cabezales de recolección de producción
MANIFOLD Plantilla Submarina
Recolecta el flujo de:
• 4 pozos• 6 pozos• 8 pozos
Contiene a los pozos de producción y recolecta los hidrocarburos a través de tuberías (similar a un manifold)
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La función de un MANIFOLD es recolectar el flujo de
varios pozos o distribuir la producción
El arreglo de tuberías interno del manifold es útil para:
• Realizar corridas de diablo: Mantenimiento y monitoreo de las tuberías.
• Manejar pozos de diferentes presiones, realizar mediciones de producción.
• Realizar la inyección de inhibidores, : Formación de hidratos.
Los componentes principales:
• Cimentación• Estructura del manifold• Loop de corrida de diablos• Conectores• Tubería de trabajo• Válvulas• Medidores de flujo• Módulo de control
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día de mes de año Dirección _____ 17
MANIFOLD
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La plantilla de producción submarina es una
estructura encargada de recolectar la producción y
alojar a los árboles submarinos
Características importantes:
• No requiere de jumpers externos a la plantilla.
• La conexión entre arboles y manifold es a través de tuberías internos.
• El equipo de medición y control esta incluido en el sistema.
• Desventaja por el peso de la estructura. (instalación)
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día de mes de año Dirección _____ 19
Los ductos y risers, se encargan de transportar los
hidrocarburos
Conector entre equipos, ya sea Árbol-Manifold, PLET-Manifold, etc.
Para incorporar la producción al ducto.
Conectores
Ductos flexibles o
rigidos
Jumper
FLET/PLET
In line SLED
Ductos
Risers
Incorpora la producción de dos pozos o corrientes.
Ductos rígidos que transportan la producción para su proceso.
Ducto flexible que transporta el flujo sobre el lecho marino hacia un barco o semisumergible.
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Para incorporar la producción al ducto.
PLEM
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El jumper es un tramo de tubería rígida o flexible encargada
de conectar el flujo entre diferentes equipos submarinos
Diseño del jumper rígido: horizontal, vertical, “U” o “M”.
• Contener las presiones de trabajo.
• Amortiguar conexiones debido a la contracción térmica.
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FLET/PLET
Función:
Es un equipo que conecta a través de los jumpers a otro equipo o auna tubería de producción: Manifold-Ducto, Árbol-FLET-Manifold.
• FLET “Flowline End Termination” para unir la producción dentro de campo
• PLET “Pipe Line End Temination”, para unir la producción entre dos campos
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® El PLEM por sus siglas en inglés “Pipe Line End Manifold”
es un equipo de recolección y distribución submarina.
FUNCIÓN Unir el flujo de dos pozos o corrientes, mediante unconjunto de válvulas, tuberías y puntos de conexión.
DISEÑO Tiene dos o tres entradas y una salida que se conectadirectamente a una línea de producción.
Por lo general se emplea en campos pequeños.
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El “IN LINE SLED” es un equipo conectado sobre el ducto
de producción y empleado para la extensión de campos o pozos
aislados
Se puede instalar las veces que seanecesario dependiendo deldesarrollo del campo y el númerode pozos que se desee incorporar
Es un equipo que va sobre el ductode producción principal y permitela incorporación de la producciónun pozo.
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Los ductos flexibles denominados risers, son tuberías flexibles
que se encargan de transportar los hidrocarburos desde el
lecho marino hacia las plataformas flotantes o barcos
procesamiento y almacenamiento
Riser de Catenaria en Acero
Es una tubería de acerocolgada desde la plataformaen forma de catenaria.
Riser flexible
Se reduce el peso y las
cargas mediante el uso
de boyas.
Riser Rígido Tensionado
Constituido de tuberías
concéntricas, TR sencilla y
una TP interna.
Riser Hibrido
Constituidos de ductos rígidos y risers flexibles, con
flotadores para disminuir las fuerzas ejercidas por el
movimiento (axial, transversal), oleaje y corrientes.
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día de mes de año Dirección _____ 25
HPU
EPU
TUTA
SUTA SDU
MANIFOLD
CIU
ARBOLES SUBMARINOS
ÁRBOL SUBMARINOUMBILICALES
CABLES DE CONEXIÓN HIDRÁHULICOS Y ELECTRICOS
UMBILICAL
CABLES DE
CONEXIÓN
MCS
Eq
uip
os
Sup
erfi
cial
es
Eq
uip
os
Sub
mar
ino
s
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5. Sistemas de control submarino
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COMPONENTES TÍPICOS DE UN UMBILICAL
2
2
5
5
5
6
6
6
11
11
3 3
3
4
4
4
4
4
44
4
4
4
4
44
41. Dos líneas de HP y dos líneas
de LP para redundancia
hidráulica.
2. Una línea para el espacio
anular y una más disponible.
3. Líneas para inyección de
metanol.
4. Líneas para inyección de
inhibidores de incrustaciones,
corrosión, asfáltenos y
parafinas.
5. Tres cables de energía para A
y B, y uno más disponible.
6. Tres cables de comunicación
para A y B, y uno más
disponible.
Umbilical
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Umbilicales y Cables de Conexión
(flying leads)
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® Módulo de Control Submarino
IMP-PECAP-SS-2012-001
® Módulo de Control Submarino
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Unidad de Ensamble de Terminación del Umbilical Submarino (SUTA)/ Unidad de Distribución Submarina (SDU)
Umbilical. Conducto compuesto de tubosensamblados que permite transportar los fluidoshidráulicos e inyección de químicos, conducir lasseñales eléctricas y de comunicación desde lasuperficie hasta los equipos submarinos para elcontrol de la operación y viceversa.Unidad de Distribución Submarina (SDU). Equipoestructural compuesto de tubos que provee ladistribución de fluidos hidráulicos, químicos yenergía eléctrica, recibidos a través del umbilicalde control a la SUTA.
Unidad de Ensamble de Terminación delUmbilical Submarino (SUTA). La SUTA es unequipo compuesto de tubos conjuntamenteensamblados en el punto final del umbilical, conel fin de suministrar, distribuir y controlar lasfunciones hidráulicas, químicas, eléctricas, através del SDU y flying leads al módulo de controlsubmarino.
®
Hidratos, Parafinas, Asfaltenos e Incrustaciones)
Parámetros que influyen:
• Bajas temperaturas
• Altas caídas de presión
• Pérdidas de temperatura
• Operabilidad
• Diámetros y longitudes de las
líneas de flujo
• Gastos de fluido
• Altos costos de intervención
Técnicas de Remediación:
• Aislamiento térmico
• Tubo en tubo
• Sistema de calentamiento
• Inyección de químicos
• Corrida de diablos
6. Aseguramiento de flujo
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día de mes de año Dirección _____ 3232IMP-PECAP-SS-2012-002
7. Procesamiento submarino
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1. Campo Troll “C” Pilot en Noruega. - Separación de 3 fases, bombeo e
inyección de agua, manejo de sólidos
2. Campo Tordis en el Mar del Norte. - Separación de 3 fases, bombeo e
inyección de agua y con sistema de desarenador.
3. Campo Perdido en el Golfo de México.- Separación de gas y bombeo
eléctrico sumergible de líquido.
4. BC-10 (Parque Das Conchas) en Brasil.- Separación de gas y bombeo
eléctrico sumergible de líquido, bombeo multifásico eléctrico sumergible.
5. Campo Pazflor en África.- Separación vertical de 3 fases, bombeo de
líquido helico-axial.
Actualmente son 5 campos operando con
separación submarina
®
Diseño de los equipos en forma modular
Separación submarina en Campo Tordis
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Campo Perdido
Campo Pazflor
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Campos con separación submarina que no están operando:
• Marimba (separación de 3 fases)
• Campo Marlim (Separación en línea 3 fases)
Campos en manufactura y pruebas de calificación de tecnología:
• Campo Congro, Mahado, Corvina (VASPS, Separador
Vertical Anular)
• Campo Canapu (Separador supersónico de tornado para
gas y condesado)
Tecnología de compresión de gas completamente nueva que será
aplicada a los campos del mar del Norte:
• Campo Ormen Lange
• Campo Snovit
• Campo Asgard
Sistemas de Procesamiento
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Compresión de Gas Campo Ormen Lange
® Compresión de Gas Campo Asgard (Noruega)
® Compresión de Gas Campo Asgard
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Factores críticos en la definición de la
arquitectura submarina:
Características del Yacimiento
Aseguramiento de Flujo
Estrategias de Desarrollo de Campos
Condiciones de Suelo
Instalación del equipo submarino
8. Arquitecturas submarinas
® Arquitecturas Submarinas
Template (Within a Structure)
Cluster Cluster Daisy Chain
Single - Satellite Daisy Chain (Wells)
Two Wells PLEM
®
CASCADE SEMI-SUBMERSIBLE DEVELOPMENT SCHEME
Deep Blue Sea Engineering,
Inc.
®
DEEPWATER FIELD DEVELOPMENT & PLANNING
®
2012 DEEPWATER SOLUTIONS & RECORDS FOR CONCEPT SELECTION. Offshore Magazine.
Petrobras
9. Récords mundiales de aplicaciones submarinas
2600 m
BW Pionner
Brasil
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día de mes de año Dirección _____ 45
GRACIAS POR SU
ATENCIÓN
P R E S E N T Ó
M.I. Ana Bertha González Moreno
45IMP-PECAP-SS-2012-002
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