Desenvolvimento de ferramenta para inspeção submarina de dutos flexíveis submetidos ao fenômeno de corrosão sob tensão por CO2

Abstract

A descoberta de grandes reservatórios de petróleo em ambientes marinhos, especialmente em águas profundas e ultraprofundas, impulsionou a indústria petrolífera a adotar plataformas flutuantes como a solução viável para a unidade de produção. As plataformas flutuantes, por sua capacidade de se adaptar às condições dinâmicas do mar, permitem a produção de campos que estão fora do alcance de plataformas fixas, tornando-se essenciais para a viabilidade técnica e econômica da exploração nessas regiões. Neste cenário, as tubulações flexíveis desempenham um papel crucial, pois conectam os poços de petróleo no leito oceânico às unidades de produção flutuantes, absorvendo movimentos e tensões. Contudo, essas tubulações enfrentam riscos significativos de falhas, especialmente a corrosão sob tensão induzida por dióxido de carbono (SCC-CO2). Em 2017, o colapso prematuro de uma dessas tubulações evidenciou os riscos associados ao alagamento da região anular, onde a combinação de pressão, alto teor de dióxido de carbono (CO2) e água promove a degradação acelerada dos arames estruturais. Dada a quantidade substancial de tubulações flexíveis em operação, torna-se imprescindível monitorar a integridade da região anular para prevenir falhas catastróficas. Atualmente, há uma lacuna para métodos eficientes, não invasivos, ágeis e economicamente viáveis para essa inspeção. Este trabalho propõe uma ferramenta de inspeção submarina utilizando a técnica de despressurização, empregando o método Stage-Gate para estruturar o processo de desenvolvimento desde a concepção até a validação do equipamento em ambiente relevante. O sistema de inspeção é construído para ser operado por veículos operados remotamente (ROV) e submetido a testes em câmara hiperbárica, simulando condições de profundidade de até 1200 metros, validando a funcionalidade do sistema sob pressões extremas. A validação do método de despressurização confirma que o sistema é capaz de identificar rapidamente a condição do espaço anular, diferenciando entre um anular seco e um alagado. A estabilidade e a confiabilidade do equipamento comprovam que, mesmo sob variações de pressão e diferentes condições de vedação, o sistema atende às necessidades da técnica de despressurização. Os resultados alcançados indicam que a ferramenta desenvolvida transformará a gestão de integridade de tubulações flexíveis, oferecendo uma solução ágil e confiável para inspeção do espaço anular. Isso representa um avanço significativo para a segurança operacional e a confiabilidade na indústria de petróleo, contribuindo para a prevenção de incidentes e otimização dos custos operacionais. Este trabalho apresenta uma solução prática e inovadora testada em condições simuladas de operação real, destacando-se como uma contribuição para a engenharia submarina e a gestão de ativos na produção de petróleo em águas profundas.

Abstract: The discovery of large offshore oil reservoirs, particularly in deep and ultra-deepwaters, has driven the oil industry to adopt floating platforms as a viable solution for production units. Floating platforms, due to their ability to adapt to dynamic marine conditions, enable production in fields beyond the reach of fixed platforms, making them essential for the technical and economic feasibility of exploration in these regions. In this context, flexible pipelines play a crucial role, connecting subsea wells to floating production units while absorbing movements and mechanical stresses. However, these pipelines face significant failure risks, particularly CO-induced stress corrosion cracking (SCC-CO2). In 2017, the premature collapse of one such pipeline highlighted the risks associated with the flooding of the annular region, where the combination of pressure, high CO concentration, and water accelerates the degradation of structural wires. Given the substantial number of flexible pipelines in operation, monitoring the integrity of the annular region to prevent catastrophic failures becomes imperative. Currently, there is a gap in efficient, non-invasive, agile, and cost-effective inspection methods for this purpose. This work proposes a subsea inspection tool using a depressurization technique, employing the Stage-Gate methodology to structure the development process from conception to validation in a relevant environment.The inspection system is designed to be operated by remotely operated vehicles (ROV?s) and tested in a hyperbaric chamber, simulating depths of up to 1,200 meters, thereby validating the system?s functionality under extreme pressures. The depressurization method validation confirms that the system can rapidly assess the annular space condition, distinguishing between dry and flooded annuli. The equipment?s stability and reliability demonstrate that, even under pressure variations and diverse sealing conditions, it meets the requirements of the depressurization technique. The results indicate that the developed tool will transform flexible pipeline integrity management by offering an agile and reliable solution for annular space inspection. This represents a significant advancement in operational safety and reliability for the oil industry, contributing to incidente prevention and operational cost optimization. This work presents a practical and innovative solution, tested and validated under simulated real-operation conditions, standing out as a valuable contribution to subsea engineering and asset management in deepwater oil production.