Um sistema flutuante é uma estrutura complacente que é posicionada através de um sistema de ancoragem (linhas de ancoragem ou tendões). As estruturas complacentes caracterizam-se por apresentarem grandes deslocamentos sob a ação de cargas ambientais. Os
sistemas flutuantes se dividem em dois grupos, sendo estes grupos definidos em função do tipo da árvore de natal.
• Plataformas com árvore de natal molhada (Semi-submersível, FPSO) • Plataformas com árvore de natal seca (TLP, Spar-Buoy)
3.1.1 Semi-Submersível
Este tipo de plataforma se apóia em flutuadores submarinos, cujo calado pode ser alternado através do bombeio de água para os tanques de lastro. As plataformas semi- submersíveis podem ser de produção e/ou perfuração. As plataformas de produção que permanecem fixas numa locação por um período de tempo longo são denominadas semi- submersíveis de produção (SS). Já as plataformas de perfuração, geralmente denominadas MODU (Mobile Offshore Drilling Unit), permanecem por um período curto numa dada locação, com o objetivo de perfuração e/ou completação de poços ou de efetuar operações de manutenção (workover).
Plataforma Semi-submersível é uma plataforma de produção com completação molhada e que pode apresentar sistema de ancoragem convencional ou Taut-leg. O sistema de ancoragem convencional é constituído por linhas em forma de catenária compostas por cabos de aço, amarras ou uma combinação de ambos. Este sistema é o mais empregado na Bacia de Campos. O sistema Taut-leg é formado por linhas que são constituídas, nas suas extremidades, por cabos de aço ou amarras e, no seu trecho intermediário, por cabos de poliéster. A utilização do sistema de ancoragem “Taut-leg” iniciou-se no Brasil no ano de 1997, reduzindo drasticamente o raio de ancoragem [5] em lâminas d’água em torno de 700 metros.
Figura 3.1 - Semi-Submersível com Sistema de Ancoragem Convencional.
Denomina-se MODU a plataforma flutuante de perfuração que pode apresentar o sistema de ancoragem convencional ou Taut-leg
3.1.2 Navios de Produção
Com a descoberta de petróleo em lâminas d’água cada vez mais profundas, a tecnologia para explotação tende a se aproximar cada vez mais da indústria naval. Além da necessidade de se ter uma unidade de produção localizada em águas profundas, existe o desafio de como escoar a produção, considerando as distâncias da costa e a profundidade do mar.
Para atender a estes desafios, surgiu a alternativa de utilizar navios de produção entre os quais se têm o FSO (Floating Storage and Offloading) e o FPSO (Floating Production
Storage Offloading). Estes são constituídos por navios tanques novos ou convertidos para ter
um sistema de produção (no caso do FPSO), armazenamento e escoamento do petróleo adequado às necessidades do campo petrolífero. Este tipo de estrutura é principalmente usado quando o sistema de produção está localizado em regiões onde a instalação de dutos submarinos para a condução de óleo até a costa não é conveniente ou economicamente viável. Esta estrutura permite o escoamento da produção para outro navio, chamado aliviador, que é periodicamente amarrado no FPSO para receber e transportar o óleo até os terminais petrolíferos [5].
Linha de Ancoragem
Os navios compostos por um Ponto Simples de Ancoragem “SPM” (Single Point
Mooring) do tipo Turret interno podem apresentar ancoragem convencional ou Taut-leg. O
fato de o navio estar ancorado em um único ponto permite que o navio gire livremente ao redor das linhas de ancoragem e risers, ficando orientado na direção das cargas ambientais reduzindo a atuação destas na estrutura.
Figura 3.2 - Navio ancoragem “taut-leg”.
Outro tipo de navio é o que utiliza o sistema DICAS, que é um sistema de ancoragem desenvolvido pela PETROBRAS, constituído basicamente por um sistema de amarração disperso com diferentes resistências na proa e na popa do navio, ou seja, é um sistema de ancoragem com complacência diferenciada.
A diferença básica entre o sistema DICAS e um SPM (Single Point Mooring) é que este último se alinha com a direção da resultante das ações ambientais, enquanto o DICAS realiza isto parcialmente, havendo, portanto, situações em que fica efetivamente com o mar incidindo de través, ou seja, a 90° com o eixo do navio [5]. O sistema DICAS por dispensar o “Turret” é um sistema mais simples sob o ponto de vista de construção.
Tanto no sistema DICAS quanto nos FPSO’s convencionais, as linhas de ancoragem podem ser constituídas parcialmente por cabos de poliéster, o que diminui sensivelmente o peso submerso do sistema de ancoragem.
Linha de ancoragem “Taut-Leg”
Figura 3.3 - Navio sistema DICAS de ancoragem
3.1.3 Plataforma com Pernas Atirantadas (TLP)
A Tension Leg Platform é uma plataforma complacente mantida numa posição na qual o empuxo é bem maior do que o seu peso, sendo a diferença absorvida por um conjunto de tendões tracionados com grande rigidez axial. O casco da TLP é semelhante ao casco de uma semi-submersível e é constituído por seções tubulares ou retangulares horizontais (pontoons) e cilindros verticais enrijecidos (collumns), ver Figura 3.4.
Figura 3.4 - Plataforma TLP
A ancoragem da TLP é realizada por tendões que podem ser internos às colunas, onde são acoplados ao sistema de tensionamento, ou podem ser externos, onde o tensionamento é realizado pela diminuição do lastro.
3.1.4 Spar-Buoy
O sistema flutuante do tipo Spar-Buoy consiste em um único cilindro vertical de aço com grande diâmetro que se encontra ancorado (Figura 3.5). Este opera com um calado de profundidade constante de cerca de 200 metros, gerando apenas pequenos movimentos verticais e, conseqüentemente, possibilita a adoção de risers rígidos verticais de produção.
Figura 3.5 – Spar-Buoy