Tensionamento de Coluna Flutuante

Uma coluna flutuante é um tubo de aço de grande diâmetro que se estende do navio ao leito do mar, às vezes com mais de 3.000 metros de comprimento. A coluna flutuante deve ser mantida em tensão positiva o tempo todo para evitar flambagem, que poderia levar à perda de controle do poço — um dos riscos mais sérios na perfuração submarina.

A tensão necessária depende do peso da coluna flutuante, flutuabilidade, carregamento de corrente e profundidade da água. As tensões no topo típicas variam de 100 a mais de 1.000 toneladas. Essa tensão deve ser mantida dentro de limites rigorosos apesar do movimento de heave contínuo do navio, que pode fazer o navio se mover vários metros para cima e para baixo a cada poucos segundos.

Se a tensão cair muito baixo, a coluna flutuante flamba. Se subir muito alto, a coluna flutuante, conectores ou cabeça do poço podem ser sobrecarregados. O sistema de tensionamento deve manter a tensão da coluna flutuante dentro dessa faixa operacional estreita em toda a gama de condições do mar.

Os tensionadores de coluna flutuante são tipicamente sistemas hidro-pneumáticos consistindo de múltiplos cilindros hidráulicos conectados a grandes acumuladores carregados com nitrogênio. Os cilindros aplicam uma força ascendente na coluna flutuante através de um arranjo de cabo e roldana ou através de êmbolos de ação direta.

Quando o navio se move para cima, os cilindros se estendem e o gás se expande ligeiramente, mantendo uma força ascendente quase constante. Quando o navio desce, os cilindros se retraem e o gás é comprimido. O grande volume de gás garante que a mudança de pressão — e portanto a mudança de tensão — sobre o curso completo seja pequena.

Os sistemas de tensionamento de coluna flutuante modernos incorporam redundância: múltiplos cilindros funcionam em paralelo para que a falha de qualquer unidade única não comprometa a integridade da coluna flutuante. O sistema também deve lidar com o deslocamento lento do navio (surge/sway) sem esgotar o curso.

O tensionamento de coluna flutuante apresenta vários desafios únicos de engenharia:

• Alta tensão, curso longo — A combinação de alta tensão (centenas de toneladas) e curso longo (até 15 metros em navios sonda em águas profundas) exige volumes de gás muito grandes e componentes hidráulicos robustos.
• Operação contínua — Diferentemente de um compensador de heave usado para um levantamento único, os tensionadores de coluna flutuante funcionam continuamente por semanas ou meses durante uma campanha de perfuração. A confiabilidade e a manutenibilidade são primordiais.
• Requisitos variáveis — À medida que a profundidade da água muda entre poços, ou conforme as seções de coluna flutuante são adicionadas ou removidas, a tensão necessária e o curso mudam. O sistema deve ser reconfigurável.
• Ressonância — O sistema acoplado coluna flutuante-tensionador tem frequências naturais que devem ser mantidas bem afastadas dos períodos de onda dominantes períodos de onda.

Norwegian Dynamics é um tensionador de coluna flutuante de backup econômico projetado para fornecer capacidade de tensionamento de emergência quando os sistemas primários requerem manutenção ou em caso de falha do tensionador primário. SIRIUS oferece uma solução compacta e rapidamente implantável que mantém a integridade da coluna flutuante durante operações de contingência.

Para aplicações que exigem desempenho adaptativo, o ajuste automático de mola de gás do sistema ANTARES pode ser aplicado ao tensionamento, mantendo a precisão de tensão ideal conforme as condições e requisitos mudam. O recurso de bloqueio de haste do êmbolo do ANTARES também fornece uma função de retenção segura quando o tensionamento não é necessário.

A seleção da solução certa de tensionamento de coluna flutuante depende do navio, profundidade da água, configuração da coluna flutuante e requisitos operacionais. Norwegian Dynamics fornece suporte de engenharia para especificação de tensionador e pode aconselhar sobre a solução mais apropriada — veja nosso guia de seleção de compensador de heave para uma visão geral.