Uma plataforma do tipo multi-column floater - MCF, com capacidade de produzir 300 mil barris de óleo e processar 24 milhões de m3 de gás por dia pode ser uma alternativa para a extração de petróleo na área de Libra. O conceito foi desenvolvido por um grupo – formado por Siemens, Chemtech, Gaia, Horton do Brasil, Linde, UOP e Dockwise.

A multi-column floater – ou plataforma flutuante de multicolunas – é uma plataforma do tipo semissubmersível de calado profundo que permite a utilização de poços com completação seca por meio de risers rígidos verticais ou completação molhada através de steel catenary riser - SCR. Sua concepção de casco se baseia em estruturas cilíndricas agrupadas. A MCF é uma patente de Ed Horton, o mesmo inventor da Spar e da TLP, e seu conceito já foi validado pela Petrobras em um cenário de operação para a Bacia de Santos.

“Neste conceito, os cilindros do casco são independentes e não apresentam equipamentos internos, podendo ser fechados e estanques durante operação. Isto proporciona uma vantagem quanto à segurança devido à redundância de tanques e à ausência de pontos de alagamento, mesmo quando a plataforma estiver excessivamente inclinada. O controle de lastro do casco é feito por ar-comprimido que é produzido e operado com segurança no topside”, explica o executivo da Gaia, Rodrigo Ameijeiras.

Outra característica deste conceito é o pontoon – parte horizontal que conecta as colunas abaixo da linha d’água – que é permanentemente alagado durante operação, fazendo com que a plataforma tenha um centro de gravidade mais baixo e maior inércia aos movimentos.

A Petrobras vem estudando alternativas para os sistemas definitivos da área – entre elas o uso de FPSOs de 225 mil barris de óleo e 18 milhões de m³ de gás por dia. Nesse porte, o desafio está na construção do casco. As plataformas em produção em outras áreas do pré-sal, com capacidade entre 150 mil e 180 mil barris diários, tem sido montadas sobre cascos de VLCC convertidos. Para a área de Libra, a Petrobras prevê a instalação de pelo menos dez sistemas de produção a partir de 2020 – além de um teste de longa duração e de um projeto piloto previstos para 2017 e 2019.

O estudo de viabilidade da MCF se deparou com alguns desafios tecnológicos. O primeiro deles foi exatamente a ausência de referências em relação a uma unidade offshore com capacidade de processamento de 300 mil barris de óleo e compressão de 24milhões de m3/d de gás com até 60% de concentração de CO2. Essa capacidade de produção demanda mais energia e cascos que suportem cargas mais elevadas de equipamentos – além dos altos teores de CO2 no gás, o volume de gás a ser despressurizados pelo flare em cenário de emergência e os volumes de captação de água do mar com objetivo de resfriamento do sistema de compressão.

O processamento de óleo será realizado através de dois trens de produção. O óleo produzido será encaminhado para um separador de água livre, onde ocorrerá a primeira separação formando três correntes (óleo, água livre e gás). O óleo seguirá para uma bateria de trocadores de calor, onde a temperatura será elevada até 100°C para otimização da quebra de emulsão. O fluido aquecido é enviado para um conjunto de tratadores eletroestáticos que promoverão a separação final de água e óleo. A corrente de óleo é resfriada até 55°C e enviada para exportação. O gás gerado nos estágios de separação e tratamento de óleo é enviado para um único trem composto pelo sistema de compressão e tratamento de gás, onde passará pelas etapas de compressão principal, desidratação, remoção de CO2 e reinjeção de gás.

Para armazenar esse óleo, a Horton estuda a utilização da plataforma cell spar – outra opção seria o uso de um FSO.

Devido ao formato alongado do casco da cell spar, os tanques são cilindros verticais e o armazenamento de óleo pode ser feito no sistema conhecido como óleo-sobre-água. A vantagem está na estabilidade em condições de mar adversas. Além disso, o óleo armazenado está abaixo da superfície do mar e fora da área de colisão de outros navios, o que e garante maior segurança contra vazamentos.

Equipamentos

Um aspecto importante avaliado durante o estudo foi a seleção dos equipamentos do sistema de compressão – devido aos volumes processados em um único trem, foram escolhidos compressores da Dresser-Rand / Siemens. “Inicialmente, foi detectado uma necessidade de demanda energética superior a tradicional de 100 MW, entrando em uma zona de restrição determinada pelo Conama quanto a emissão de NOx e CO. Para este caso, foram selecionados dois modelos de turbogeradores (Trent e SGT, da Rolls Royce / Siemens) que atendem à demanda estudada e a regulação vigente. Uma terceira opção foi avaliada em conjunto com a Dresser-Rand: a substituição do acionamento dos compressores por turbina a gás, resultando numa queda do consumo energético para dentro dos limites tradicionais, de 100 MW”, destaca a gerente geral de projetos da Chemtech, Cíntia Rodrigues.

O alto teor de CO 2 encontrados no gás da área de Libra, exigiu a busca por alternativas de remoção de CO2 mais eficientes através do processo de criogenia (da Linde) associada à tecnologia convencional de separação por membranas (UOP) para enquadramento do gás, possibilitando também a sua exportação.

Dimensionar o sistema de segurança da unidade também exigiu estudos para garantir que flare suportasse os grandes volumes de gás a serem despressurizados em caso de desligamento do sistema de compressão principal da plataforma. Após pré-dimensionamento estrutural do flare, definição do layout e obtenção dos pesos dos equipamentos após pré-seleção de equipamentos, seguiu-se a definição da estrutura principal do topside e a verificação estrutural e de estabilidade do casco.

Para simplificar o topside, a primeira análise foi feita no sistema de resfriamento dos compressores – o conceito tradicional exige elevadas vazões de água e equipamentos de grande porte. Duas alternativas foram avaliadas: uma bomba submarina para captação de água do mar a 4°C em lâmina d’água de 2.200 m e recircular diretamente a água doce através de risers, realizando a troca térmica diretamente com a água do mar e aproveitando as baixas temperaturas próximas ao leito marinho.

Na análise de estabilidade da MCF com capacidade para produzir 300 mil barris por dia, foi considerado um peso total de 66.055 toneladas no topside e um casco com um vão livre entre colunas de 65 metros e uma altura total de 60 metros – sendo 46 m de calado. A tecnologia de fabricação e operação deste casco celular é praticamente a mesma que já foi empregada em duas plataformas já instaladas no mundo: a Red Hawk Spar, em águas profundas no Golfo do México, e a Buoyant Tower CX-15, em águas rasas no Peru – essas duas plataformas bateram recordes de tempo de construção, sendo que a CX-15 levou apenas 11 meses desde o corte de chapas até a instalação em campo. O executivo da Gaia ressalta que o objetivo é que o projeto do casco tenha 100% de conteúdo local. “Para isso, a viabilidade técnica de fabricação está sendo realizada em alguns estaleiros brasileiros”.

O deck-mating ou floatover é a forma considerada para instalação do topside no casco. Neste conceito, o objetivo é que o topside tenha todos os equipamentos instalados e integrados durante a construção no cais enquanto o casco é construído separadamente. Quando as duas partes estão prontas, o casco é descarregado no mar em águas calmas e submergido até uma altura mínima de borda livre. O topside é então transportado em um navio ou balsa e posicionado entre as colunas do casco. Logo em seguida, o lastro do casco é retirado, fazendo com que ele suba até que suas conexões toquem as colunas do deck - esse conceito de instalação evita a mobilização de navios-guindaste. “Identificamos uma região no sul da Bahia que oferece condições favoráveis de onda, vento e correntes para a operação”, finaliza Rodrigo.