Tensionamento de riser

Um riser de perfuração é um tubo de aço de grande diâmetro que se estende da embarcação ao leito marinho, às vezes com mais de 3,000 metros de comprimento. O riser deve ser mantido em tensão positiva o tempo todo para evitar flambagem, que pode levar à perda do controle do poço — um dos riscos mais graves na perfuração offshore.

A tensão necessária depende do peso do riser, do empuxo, da carga de corrente e da profundidade da água. As tensões de topo típicas variam de 100 a mais de 1,000 toneladas. Essa tensão deve ser mantida dentro de limites estreitos apesar do movimento de heave contínuo da embarcação, que pode fazê-la se mover vários metros para cima e para baixo a cada poucos segundos.

Se a tensão cair demais, o riser sofre flambagem. Se subir demais, o riser, os conectores ou a cabeça do poço podem sofrer sobrecarga. O sistema de tensionamento deve manter a tensão do riser dentro dessa estreita faixa operacional em toda a gama de condições de mar.

Os tensionadores de riser são normalmente sistemas hidropneumáticos compostos por vários cilindros hidráulicos conectados a grandes acumuladores carregados com nitrogênio. Os cilindros aplicam uma força ascendente ao riser por meio de um arranjo de cabo de aço e polias ou por meio de atuadores diretos.

À medida que a embarcação sobe com o heave, os cilindros se estendem e o gás se expande ligeiramente, mantendo uma força ascendente quase constante. À medida que a embarcação desce, os cilindros se retraem e o gás é comprimido. O grande volume de gás garante que a variação de pressão — e, portanto, a variação de tensão — ao longo de todo o curso seja pequena.

Os sistemas modernos de tensionamento de riser incorporam redundância: vários cilindros trabalham em paralelo, de modo que a falha de uma única unidade não comprometa a integridade do riser. O sistema também deve suportar o deslocamento lento da embarcação (surge/sway) sem esgotar o curso.

O tensionamento de riser apresenta diversos desafios de engenharia específicos:

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

Para tensionamento de contingência — quando um sistema primário precisa de manutenção ou falha no meio da campanha — um tensionador de riser de reserva compacto mantém a integridade do riser enquanto o sistema primário é restaurado. SIRIUS, nosso tensionador de riser de reserva atualmente em desenvolvimento, foi projetado exatamente para essa função de rápida implantação.

Para aplicações que exigem desempenho adaptativo, o ajuste automático da mola a gás do sistema ANTARES pode ser aplicado à função de tensionamento, mantendo a precisão ideal da tensão à medida que as condições e os requisitos mudam. O recurso de travamento da haste do pistão do ANTARES também proporciona uma função de retenção segura quando o tensionamento não é necessário.

A seleção da solução correta de tensionamento de riser depende da embarcação, da profundidade da água, da configuração do riser e dos requisitos operacionais. A Norwegian Dynamics oferece suporte de engenharia para a especificação de tensionadores e pode orientar sobre a solução mais adequada — veja nosso guia de seleção de compensadores para uma visão geral.