Post on 06-Nov-2021
Operações de Ancoragem
PNV 2587Prof. Dr. André Bergsten Mendes
Indústria Offshore
Distanciamento da costa
Estruturas maiores
Infra-estrutura: plantas de processamento
Armazenamento
Mão-de-obra
Logística
Especialização dos serviços de apoio
ÂNCORAS
Âncora
A âncora é o elemento responsável pela fixação dalinha de ancoragem no fundo do mar.
A âncora deve resistir às cargas horizontais ou cargasverticais, dependendo do sistema de amarraçãoutilizado.
Tipos de âncoras :Âncora convencional (DEA – Drag Embedment Anchor)
Âncora de Carga Vertical (VLA – Vertical Load Anchor)
Âncora de Sucção
Âncora Torpedo
Âncora convencionalDEA – Drag Embedment Anchor
É o modelo tradicional, usado durante anos naindústria offshore.
São cravadas por meio do arraste no solo marinho,sem penetração profunda (5 a 15 m abaixo dasuperfície).
Em princípio, as cargas que chegam na âncora devemser horizontais.
São de fácil remoção quando puxadas na vertical ouno sentido contrário ao da cravação.
Âncora convencionalDEA – Drag Embedment Anchor
Âncora de carga verticalVLA – Vertical Load Anchor
São cravadas através do arraste no solo marinho, oque dificulta o correto posicionamento.
Podem ter a forma parecida com uma arraia.
Devido ao formato penetram em torno de 20 a 25 mno solo marinho, aumentando a resistência à cargavertical.
São mais caras do que as convencionais.
Tem sido difícil a remoção após instalada, o quecontra indica para uso em projetos de curta duração.
Âncora de carga verticalVLA – Vertical Load Anchor
Estaca de sucção
Estacas de sucção são utilizadas em sistemas em queas linhas são mantidas tensionadas, como porexemplo, em semi-submersíveis taut-leg e TLPs.
É uma estaca com forma de um cilindro oco, medindo12 a 15 m de altura, por cerca de 5 m de diâmetro,com uma extremidade fechada e outra aberta.
As estacas de sucção são inicialmente posicionadaspor gravidade e depois um sistema de bombas retiratoda a água de dentro da estaca, cravando-a atravésde um diferencial de pressão.
Estaca de sucção
Estaca torpedo
É uma estaca cilíndrica sólida com ponta cônicafechada que é cravada no solo por gravidade apóslançamento de altura calculada.
Em geral seu comprimento é cerca de 10 vezes odiâmetro e pesa entre 50 e 100 t.
Aletas dão maior área de contato com o solo eaumentam a resistência, tanto lateral quanto axial.
Estaca torpedo
A Petrobras começou a usar torpedo para ancoragemde sondas, plataformas semi-submersíveis deprodução e FPSOs, possibilitando sua instalação emáguas com profundidades superiores a 2000m em1999.
Estaca torpedo
Vantagens:
Permite cargas horizontais e verticais.
É a melhor alternativa para plataforma semi-submersíveis eunidades FPSOs em águas profundas, e em locaiscongestionados.
O custo de instalação desta estaca apresenta baixasensibilidade ao aumento da lâmina d’água, viabilizandoeconomicamente a sua aplicação em águas profundas.
Necessita-se somente de um rebocador para realizar otransporte e lançamento.
Estaca torpedo
Dimensões Típicas Ancoragem de Sondas Ancoragem de Sistemas Flutuantes de Produção
Diâmetro externo 760 mm 1070 mm
Comprimento 12 m 15 m
Amarra
Fabricadas com aço carbono ou de baixa liga.
As principais características são elevada vida útil egrande resistência à abrasão, o que as torna ideaispara uso nos trechos de entrada da linha deancoragem na unidade (superfície do mar) e emcontato com o solo marinho.
Por causa de um peso linear muito elevado e de umcusto elevado, elas não são indicadas para o trechointermediário.
Amarra
Cabos
Cabos são muito mais leves e mais baratos que asamarras.
Os cabos de aço são mais resistentes ao manuseio doque os cabos de poliéster, têm diâmetro menor para amesma carga máxima, são menos sensíveis a danos deabrasão e podem tocar o solo marinho durante ainstalação.
Cabos de poliéster são mais leves que os cabos de açomas são mais caros e muito sensíveis à abrasão.
Cabos
Diferentes tipos de cabos :
Problemas possíveis...
Peso excessivo das linhas
Exemplo :
Âncora de sucção : 55 t
Peso total : 398,6 t
Unit Weight Length Total Weight
Top Chain 223 kg/m 200 m 44,6 t
Wire 55 kg/m 2000 m 110 t
Ground Chain 291 kg/m 650 m 189 t
TIPOS DE ANCORAGEM
Ancoragem em catenária
Possui um raio de ancoragem bastante grande.
O atrito das linhas de ancoragem com o fundo oceânico contribui para maior estabilidade.
Pode causar congestiona-mento de linhas de unidades próximas.
Âncoras resistem apenas a cargas horizontais.
Ancoragem taut-leg
Possui um raio de ancoragem de 2 a 3 vezes menor
Linhas tencionadas. Inclinação em torno de 45
graus. Maior rigidez do sistema. Ancoras precisam resistir a
cargas verticais.
Comparação: catenária x taut-leg
Catenária
Taut-leg
Ancoragem spread mooring
Embarcação conectada em vários pontos fixos às linhas de ancoragem.
Bastante utilizado em plataformas do tipo SS e SPAR.
Existem restrições ao seu uso em plataformas do tipo FPSO.
Ancoragem DICASDifferentiated Compliance Anchoring System
Desenvolvido inicialmente pela Petrobras para operação de FPSOs na costa brasileira
O princípio de funcionamento é baseado em linhas de ancoragem com rigidez diferenciada entre a popa e a proa da embarcação. Desta forma, o sistema permite pequenas variações do aproamento da plataforma de acordo com as cargas ambientais.
Principal vantagem: possibilidade de ancorar os navios sem a instalação de turrets, diminuindo o custo de capital do sistema de ancoragem.
Ancoragem DICASDifferentiated Compliance Anchoring System
Ancoragem single point mooring
Embarcação conectada em apenas um ponto àslinhas de ancoragem.
Utilizado em unidades do tipo FPSO em regiões declima mais imprevisível.
Pode ser dividido em: Monobóia, SALM, turrets
MonoboiaCALM Buoy – Catenary anchor leg mooring buoy
Boia conectada à embarcação por meio de cabos.
Ancorada por linhas de ancoragem em catenária.
Monoboia com yokeCALM yoke system
Boia conectada à embarcação por meio de um braço rígido (yoke).
Ancorada por linhas de ancoragem em catenária.
SALM - Single anchor legmooring
Boia conectada à embarcação por meio de um braço rígido (yoke)
A boia é ancorada por uma coluna articulada, conectada a uma base instalada no fundo oceânico.
Menos utilizado atualmente com os avanços na tecnologia dos risers.
Turrets
No sistema de amarração por turret, todos os risers e as linhas de amarração são presas no turret.
Por possuir rolamentos e uniões rotativas (swivel), o turret permite que a embarcação gire em torno das linhas.
Turret interno
Turret localizado no interior da embarcação.
Pode atingir diâmetros maiores que o turretexterno.
É possível conectá-lo em piores condições climáticas.
Ocupa espaço no convés e reduz a capacidade de armazenamento.
Turret externo
Turret localizado externamente à embarcação.
Permite maior movimentação vertical e pode comprimir o riser.
Maior chance de colisões entre o riser e o casco.
Ancoragem vertical
Sistema de ancoragem utilizado em plataformas do tipo TLP(tension leg platform).
Consiste em tendões tencionados, ligados à plataforma e a uma base construída no fundo oceânico. Essa base, por sua vez, é presa ao solo por estacas de aço que podem chegar a comprimentos de até 400 pés.
Tendões são tubos de aço e possuem diâmetro variando entre 2 e 3 pés.
Esse método reduz o movimento vertical da plataforma.
Ancoragem vertical
Sistemas dinâmicos
Podem ser utilizados em conjunto com sistemas convencionais de ancoragem.
Utilizados em Plataformas SS ou FPSO. 2 Tipos principais:
Posicionamento DinâmicoLinhas de ancoragem ativas
Linhas de ancoragem ativas
As tensões nas linhas de ancoragem podem ser modificadas ao longo do tempo.
Melhor distribuição de desgastes. Ajuste a diferentes condições ambientais. Cada uma das linhas de ancoragem necessita de
equipamentos que apliquem as tensões variáveis.
Sistema de posicionamento dinâmico
Controle da posição por meio de sistemas de posicionamento (GPS) e propulsão ativa.
Alta manobrabilidade. Resposta rápida à mudanças nas condições
ambientais. Muito conveniente para unidades que ficam curtos
períodos em cada local. Custo alto, mas fixo. Independe da lâmina d’agua. Requer pessoal para operação e manutenção. Possibilidade de falha, pode haver necessidade de
âncoras de segurança.
EMBARCAÇÕES DE APOIO MARÍTIMO
Embarcações de Apoio MarítimoClassificação Embarcação
Supridores PSV
Rebocadores / Supridores AHTS
Rebocadores AHT
Survey
Stand-by / Rescue
Heavy Lift
Pipe Layer
Oilwell Service
Heavy Deck Cargo
Outras
Tanker
ROV
DSV
Maintenance
Stone Discharge
Transporte de Passageiros Crew Boat
Embarcações Especiais
Apoio Offshore
Embarcações AHTS
Embarcações multifuncionais AHTS - “AnchorHandling Tug Supply” - desempenhando tarefas:Reboque de plataformas oceânicas: perfuração e
produção
Lançamento de linhas de ancoragem
Transporte de suprimentos
Elevados custos fixos
Embarcações afretadas a termo (6 meses a 5anos)
Embarcações AHTS
Anchor Handling Tug Supply
Rebocadores com elevado bollard-pull
Potência (bhp): 12.000 a 21.000
Dispositivos adicionais: ROV, A-Frame, Heavy-Lift
Ampla área de convés
Elevadas taxas de afretamento
Embarcações AHTS
Equipamentos
Guincho Principal e Auxiliares Pinos Hidráulicos
Equipamentos
Equipamentos
Rolo de Popa
Shark Jaw
Karm Fork
Atividades de Ancoragem
Atividades de Ancoragem
1. Movimentação de Sondas
Preparação (pré-lançamento)
Desconexão
Reboque
Conexão
Recolhimento
2. Auxílio em Offloading
3. Segurar UEP em condições ambientais adversas
Offloading
Atividades de Ancoragem
4. Instalação de manifolds
5. Instalação de UEPs
Teste de cravação
Sinalização
Lançamento de linhas
Teste de inclinação
Reboque
Conexão
Tensionamento
Demanda Programada
ID Serviço Descrição # Ocorrências
1 UEP Afretada - Âncora vertica l - Insta lação 3
6 UEP Afretada - Âncora vertica l - Desmobi l i zação de UEPs após a vida úti l1
7 UEP Afretada - Âncora de arraste - Insta lação 2
12 UEP Afretada - Âncora de arraste - Desmobi l i zação de UEPs após a vida úti l2
13 UEP Própria - Âncora vertica l - Insta lação 2
95 Teste de cravação - Insta lação de UEP Afretada 7
25 Lançamento de torpedos para ancoragem das l inhas de coleta 40
27 Manifolds (PLEM, PLET, etc.) insta lados com AHTS com A-Frame (peso tota l abaixo de 250 t somando o peso do cabo de aço de lançamento)2
32 Pul l -in/pul l -out de unidades turret 288
66 Empréstimo de barcos para outras empresas 14
Demanda ProgramadaDimensionamento Estático
ID Serviço Duração Média (dias) 12.000 15.000 18.000 21.000 ROV A-Frame Heavy Lift Total/Tarefa Total
1 65,32 0,10 0,10 1,76 0,00 0,98 0,00 0,00 191,83 575,49
6 14,00 0,00 1,57 1,00 0,00 0,00 0,00 0,00 36,00 36,00
7 65,32 0,10 0,10 1,76 0,00 0,98 0,00 0,00 191,83 383,66
12 14,00 0,57 1,57 1,00 0,00 0,00 0,00 0,00 44,00 88,00
13 72,32 0,17 0,19 1,61 0,00 0,88 0,00 0,00 205,83 411,66
95 16,00 0,00 0,00 0,00 0,00 1,00 1,00 0,00 32,00 224,00
25 7,50 0,00 0,00 0,00 0,00 1,00 0,00 0,00 7,50 300,00
27 14,00 0,00 1,00 0,00 0,00 1,00 1,00 0,00 42,00 84,00
32 2,00 1,00 1,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 4,00 1.152,00
66 90,00 1,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 90,00 1.260,00
12.000 15.000 18.000 21.000 ROV A-Frame Heavy Lift Total
Barcos x Dias 1.908,58 729,61 850,03 0,00 886,60 140,00 0,00 4.514,81
Barcos 2,62 1,00 1,17 0,00 1,22 0,19 0,00 6,19
Barcos x Dias Alocados para cada Serviço
Dimensionamento “estático”: considera unicamente as durações dos serviços, incluindo tempo de porto
Demanda Probabilística
ID Serviço Descrição # Ocorrências
39 DMAs a real izar em profundidades entre 0 e 300 metros (com pré-lançamento antecipado)18
40 DMAs a real izar em profundidades entre 301 e 600 metros (com pré-lançamento antecipado)6
41 DMAs a real izar em profundidades entre 601 e 900 metros (com pré-lançamento antecipado)6
42 DMAs a real izar em profundidades entre 901 e 1.200 metros (com pré-lançamento antecipado)12
43 DMAs a real izar em profundidades entre 1.201 e 1.500 metros (com pré-lançamento antecipado)4
45 DMAs a real izar em profundidades entre 0 e 300 metros (sem pré-lançamento antecipado)38
46 DMAs a real izar em profundidades entre 301 e 600 metros (sem pré-lançamento antecipado)14
47 DMAs a real izar em profundidades entre 601 e 900 metros (sem pré-lançamento antecipado)12
48 DMAs a real izar em profundidades entre 901 e 1.200 metros (sem pré-lançamento antecipado)22
49 DMAs a real izar em profundidades entre 1.201 e 1.500 metros (sem pré-lançamento antecipado)4
34 Offloading pela fa l ta de frota de tug supply (TS) do ATER 900
38 Lançamento de torpedo base guia 20
Demanda ProbabilísticaDimensionamento Estático
ID Serviço Duração Média (dias) 12.000 15.000 18.000 21.000 ROV A-Frame Heavy Lift Total/Tarefa Total
39 11,4 0,97 0,99 0,21 0,00 0,00 0,00 0,00 24,76 445,65
40 13,0 0,95 1,03 0,25 0,00 0,00 0,00 0,00 28,76 172,55
41 14,6 0,00 1,97 0,27 0,00 0,00 0,00 0,00 32,76 196,55
42 15,4 0,00 1,98 0,26 0,00 0,00 0,00 0,00 34,36 412,30
43 18,5 0,00 1,42 0,96 0,00 0,00 0,00 0,00 44,16 176,63
45 6,3 1,25 1,35 0,55 0,00 0,00 0,00 0,00 19,69 748,28
46 7,0 1,22 1,41 0,60 0,00 0,00 0,00 0,00 22,63 316,75
47 7,7 0,00 2,67 0,63 0,00 0,00 0,00 0,00 25,56 306,70
48 8,7 0,00 2,71 0,67 0,00 0,00 0,00 0,00 29,29 644,42
49 10,5 0,00 2,15 1,42 0,00 0,00 0,00 0,00 37,46 149,83
34 2,0 1,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 2,00 1.800,00
38 6,5 0,00 0,00 0,00 0,00 1,00 0,00 0,00 6,50 130,00
12.000 15.000 18.000 21.000 ROV A-Frame Heavy Lift Total
Barcos x Dias 2.490,08 2.238,35 641,23 0,00 130,00 0,00 0,00 5.499,67
Barcos 3,42 3,07 0,88 0,00 0,18 0,00 0,00 7,54
Barcos x Dias Alocados para cada Serviço
Dimensionamento “estático”: considera unicamente as durações dos serviços, incluindo tempo de porto
Resultado Simulação
Cenário 17 18 19 20 21 22 23
# 12.000 4 4 4 4 4 4 4
# 15.000 8 8 8 8 8 8 8
# 18.000 10 11 12 13 13 14 15
# 21.000 0 0 0 0 1 1 1
# ROV 4 4 4 4 4 4 4
# A-Frame 3 3 3 3 3 3 3
Total Embarcações 22 23 24 25 26 27 28
Início Simulação 01/01/09 0:00 01/01/09 0:00 01/01/09 0:00 01/01/09 0:00 01/01/09 0:00 01/01/09 0:00 01/01/09 0:00
Término Simulação 31/12/10 0:00 31/12/10 0:00 31/12/10 0:00 31/12/10 0:00 31/12/10 0:00 31/12/10 0:00 31/12/10 0:00
Término Efetivo 29/01/11 5:40 11/01/11 9:32 21/01/11 1:54 11/01/11 12:16 05/01/11 13:39 05/01/11 10:57 05/01/11 12:58
Atraso (dias) 29,24 11,40 21,08 11,51 5,57 5,46 5,54
# Tarefas 2.471 2.506 2.490 2.528 2.543 2.588 2.592
# Tarefas Concluídas 2.471 2.506 2.490 2.528 2.543 2.588 2.592
Custo Frota (US$) 1.007.999.948,86 1.064.371.054,89 1.131.472.017,05 1.185.614.745,60 1.248.906.087,55 1.308.834.158,43 1.374.659.984,39
Custo Combustível (US$) 88.600.212,69 88.858.097,75 88.345.603,59 88.337.875,11 87.941.668,72 89.530.987,07 90.369.088,89
Custo Portuário (US$) 1.535.724,42 1.587.474,40 1.598.584,75 1.634.101,03 1.660.428,40 1.704.236,59 1.753.373,81
O cenário 2009-2010 foi rodado usando o simulador, incluindo a demanda programada e a demanda probabilística, variando a composição da frota
Resultado SimulaçãoCenário 17 18 19 20 21 22 23
Barcos x Dias Navegando 1.588,78 1.498,81 1.487,95 1.422,50 1.314,75 1.371,47 1.413,82
Barcos x Dias Operando 9.384,64 9.431,71 9.275,67 9.311,96 9.259,68 9.332,23 9.291,94
Barcos x Dias Aguardando 435,90 425,66 454,38 417,22 374,05 417,40 375,25
Barcos x Dias Porto 1.131,39 1.135,83 1.085,15 1.107,25 1.065,55 1.092,56 1.140,77
Barcos x Dias Não Operacional 763,91 815,87 867,05 892,16 954,25 995,93 1.023,27
% Navegando 9,80% 8,88% 8,45% 7,82% 6,97% 7,04% 7,01%
% Operando 57,81% 55,98% 52,75% 51,36% 49,13% 47,96% 45,98%
% Aguardando 2,68% 2,53% 2,58% 2,29% 1,99% 2,14% 1,86%
% Porto 6,96% 6,72% 6,16% 6,08% 5,64% 5,61% 5,65%
% Não Operacional 4,72% 4,84% 4,93% 4,91% 5,06% 5,12% 5,08%
% Ociosidade 18,03% 21,06% 25,13% 27,53% 31,21% 32,13% 34,42%
Nível de Serviço (dias) 2,07 1,87 1,21 1,09 1,02 0,66 0,81
% Tarefas Iniciadas até 24hs 28,44% 32,76% 38,68% 41,05% 43,65% 48,30% 45,15%
% Tarefas Iniciadas entre 24 e 48hs 11,77% 11,77% 11,83% 10,37% 9,77% 9,62% 8,87%
% Tarefas Iniciadas entre 48 e 72hs 9,58% 8,54% 7,42% 8,13% 7,50% 6,72% 6,38%
% Tarefas Iniciadas entre 72 e 96hs 7,62% 7,02% 7,16% 7,38% 8,14% 6,62% 7,96%
% Tarefas Iniciadas entre 96 e 120hs 5,09% 6,06% 4,99% 5,74% 6,13% 7,28% 7,17%
% Tarefas Iniciadas após 120hs 37,50% 33,85% 29,92% 27,33% 24,81% 21,47% 24,47%
Resumo Simulação
Cenário Frota Ociosidade Prazo Adicional (dias) Nível de Serviço (dias)
17 22 18,03% 29,24 2,07
18 23 21,06% 11,40 1,87
19 24 25,13% 21,08 1,21
20 25 27,53% 11,51 1,09
21 26 31,21% 5,57 1,02
22 27 32,13% 5,46 0,66
23 28 34,42% 5,54 0,81
Resumo Simulação
25 embarcações
% Navegando
% Operando
% Aguardando
% Porto
% Não Operacional
% Ociosidade