Os futuros campos de petróleo e gás offshore provavelmente serão "desenvolvimentos de satélites" que são menos caros e emitem menos gases de efeito estufa do que outros campos porque não requerem novas plataformas de produção. Uma ferramenta computacional norueguesa inovadora chamada "Slug Capturing 2" está agora permitindo o projeto de pipelines mais longos que permitirão que muitos mais campos sejam desenvolvidos como satélites.

Fora da vista da terra e do ar, a plataforma norueguesa é coberta por uma teia de aranha de oleodutos, através dos quais fluidos de produção fluem dos poços que atingem os reservatórios.

Este sistema transportando óleo, água e gás no mesmo gasoduto é chamado de transporte multifásico.

Cientistas pesquisadores da Noruega desenvolveram agora um modelo de simulação projetado para atender a um dos maiores desafios criados por essa forma de transporte por oleoduto - a formação de lesmas. Isso limita a distância na qual um campo de satélite pode ser desenvolvido a partir de sua instalação hospedeira e exige que grandes margens de segurança sejam construídas no projeto de instalações multifásicas.

Reduzindo CO ₂ emissões

A tecnologia multifásica surgiu no SINTEF e no Instituto Norueguês de Pesquisa Energética (IFE) há quase 40 anos. Essa tecnologia possibilita o transporte de óleo e gás não processado direto dos poços de produção de um campo para plataformas localizadas em campos vizinhos ou diretamente para a terra.

O transporte multifásico é o fator chave que permitiu que instalações de produção totalmente integradas fossem instaladas no fundo do mar. Permite a recuperação de petróleo e gás offshore sem os altos níveis de consumo de energia e emissões de gases de efeito estufa que a construção de novas plataformas de produção acarreta.

Para cada tonelada de aço economizada na construção, CO ₂ as emissões são reduzidas em um pouco menos de duas toneladas.

Plugues longos de líquido

Um dos principais desafios enfrentados pelos pioneiros da tecnologia multifásica na SINTEF e IFE foi resolver o problema de slugging - a formação de longos tampões de líquido, separados por grandes bolhas de gás nos oleodutos.

Slugging causa grandes flutuações nas taxas de fluxo e resulta em vibrações ao longo dos dutos. Isso pode reduzir a vida útil do pipeline e, se os plugues forem longos o suficiente, eles podem inundar os separadores na instalação de recepção.

As ferramentas computacionais desenvolvidas pelos pioneiros forneceram controle adequado do fenômeno de slugging e tornaram possível o transporte multifásico para muitos campos offshore. Contudo, quanto mais longo o pipeline, quanto maior o problema de slugging.

Aumentando a distância de transporte

Esta é uma das razões pelas quais uma nova ferramenta de simulação desenvolvida recentemente pelo SINTEF e pela empresa norueguesa LedaFlow Technologies é uma boa notícia.

Tudo graças a esta ferramenta, provavelmente em breve seremos capazes de aumentar a distância máxima de transporte multifásico, permitindo mais desenvolvimentos de satélites.

A nova ferramenta permitirá, portanto, reduções nas emissões da produção de petróleo e gás e é de grande importância na transição para uma sociedade com emissões zero líquidas.

Campos de satélite "sem plataforma"

Em termos do futuro da nossa indústria offshore, A Rystad Energy prevê que até 75 por cento do petróleo e gás de novos desenvolvimentos de campos noruegueses serão recuperados usando os chamados "tiebacks". Tiebacks permitem a produção de campos de satélite "sem plataforma", a partir da qual o fluxo do poço é transportado por meio de dutos multifásicos para as instalações hospedeiras existentes com capacidade livre.

Os resultados do trabalho pioneiro realizado pelo SINTEF e o IFE na década de 1980 permanecem a base dos modelos computacionais que são usados ​​para projetar e operar instalações multifásicas no fundo do mar.

Conseguimos agora desenvolver um modelo muito usado em todo o mundo; o simulador multifásico denominado LedaFlow. O desenvolvimento deste simulador começou logo após a virada do novo milênio como parte de um esforço conjunto entre o SINTEF e as empresas petrolíferas TOTAL e ConocoPhillips.

A Kongsberg Digital é responsável pela industrialização da tecnologia em nome da empresa spin-off LedaFlow Technologies.

Simulações precisas

A ferramenta de simulação de slugging desenvolvida recentemente prevê a frequência e o comprimento dos plugues de líquido que se formam nos dutos. A ferramenta é tão precisa que deve ser possível aumentar as distâncias de transporte do oleoduto multifásico - tanto horizontalmente ao longo do fundo do mar quanto verticalmente para cima do fundo do mar para os conveses da plataforma hospedeira.

Os novos modelos computacionais da SINTEF e LedaFlow Technologies são criados como um módulo incorporado ao pacote LedaFlow.

O trabalho foi realizado com financiamento do Conselho de Pesquisa da Noruega e das duas empresas de petróleo acima mencionadas, como parte de um projeto de inovação denominado "Preciso".

Produção em águas profundas

A ferramenta foi projetada especificamente para ajudar a estimar as tensões mecânicas que atuam nos risers que se estendem do fundo do mar até as plataformas. Também permitirá a otimização do projeto que pode garantir a integridade do duto e evitar vazamentos sem um projeto excessivo e caro.

Isso é particularmente importante no caso de produção em águas profundas, como no Golfo do México, onde o transporte usando risers longos pode criar grandes problemas. Risers de águas profundas são particularmente vulneráveis ​​a falhas mecânicas causadas pela fadiga do material resultante de slugging. Os projetistas de tais sistemas, portanto, precisam de ferramentas confiáveis ​​que lhes permitam prever a vida útil dos componentes do riser.

Duas grandes empresas de petróleo já utilizaram a versão mais recente de P&D do novo módulo simulador para projetar risers em águas profundas.

Projeto ideal de instalações de recepção

Novos conhecimentos obtidos sobre slugging também criam oportunidades para um design mais otimizado de instalações de recepção instaladas em plataformas host. Isso é importante porque o superdimensionamento exige energia e, portanto, é caro. Se uma instalação for subdimensionada, o operador pode ter que reduzir a produção ou recorrer a contramedidas que demandam energia.

"Slug Capturing 2" é o nome dado ao novo módulo computacional. Será relevante para desenvolvimentos de campo offshore na Noruega e em outros países. Ele será lançado no mercado comercial no início de 2021.

A inovação é baseada em experimentos de laboratório avançados realizados na SINTEF no maior laboratório multifásico do mundo, que é instalado com equipamentos experimentais que podem facilitar desde testes de bancada até testes em escala industrial.

O laboratório representa uma infraestrutura de pesquisa que continuará a ter grande importância no trabalho de redução da pegada de carbono da produção offshore de petróleo e gás.