Impressão 3D traz novas dimensões para o comissionamento de campo

(Foto: Total)

O acesso e uso da manufatura aditiva (AM), também conhecida como impressão 3D, aumentou nos últimos anos devido ao fim das patentes de técnicas e tecnologias, diz Hugues Greder, Engenheiro de Petróleo Líder da Total.

O poder de computação é muito mais poderoso e também houve um aumento no poder dos lasers usados no processo de AM. Enquanto uma grande proporção de AM hoje ainda é para prototipagem e ferramentas, cerca de um terço é para usos finais, ou seja, peças, disse ele à Conferência de Tecnologia Subaquática (UTC), em Bergen, na Noruega, no início deste ano. E mais é provável que venha.

A Total está interessada em falar sobre a AM após algumas recentes histórias de sucesso, incluindo a solução de um problema durante o comissionamento do gasoduto submarino em águas profundas que teria custado mais de 10 milhões de euros (US $ 11,2 milhões) para retificação. O problema foi encontrado durante o comissionamento de campo de Egina em 2018.

Descoberto em 2003, o campo de Egina fica a 1.600 metros de profundidade, a cerca de 200 quilômetros ao sul de Port Harcourt, na costa da Nigéria. Por ter um reservatório relativamente raso, a 1.400 metros abaixo da linha de lama, cerca de 40 a 50 poços de alcance estendido estão sendo perfurados no campo. Estes produzem até um navio flutuante de produção, armazenamento e descarregamento (FPSO) de 330 metros de comprimento - o maior da Total - que entrou em operação no ano passado, produzindo cerca de 200.000 barris de óleo equivalente por dia (boe / d), ou cerca de 10% da produção nigeriana.

Durante o comissionamento, surgiu um problema. “Quando quisemos conectar a linha de exportação de gás da Egina à linha de exportação de gás da Akpo, não conseguimos remover a tampa de pressão na montagem de tubo em linha”, diz Greder. “Tentamos várias vezes e não funcionou.” A tampa de pressão, situada em 1.300 metros de profundidade de água, tem um flange e parafusos de pistão. "Quando olhamos, vimos traços de hidratos de gás, então pensamos que o bloqueio era devido a hidratos de gás no seu interior." O atraso poderia significar que o FPSO da Egina não foi encomendado dentro do prazo.

A maneira convencional de lidar com isso seria a intervenção submarina - e substituindo o tee in-line. Isso teria custado tanto tempo quanto dinheiro e teria significado fechar em Akpo. "Um colega nigeriano analisou a situação e pensou fora da caixa", diz Greder. “A ideia era remover o êmbolo e forçar o metanol para o local.” A forma de uma ferramenta necessária para fazer isso foi elaborada e depois adaptada com o objetivo de usar a manufatura aditiva para “imprimi-la”. AM significava que a geometria poderia ser mais complexa do que se os métodos tradicionais de fabricação fossem usados - e o tempo de fabricação poderia ser mais rápido.

"Não estamos limitados por ferramentas e você não precisa ter uma parte sólida", pode ser oco, o que economiza tempo e materiais de impressão, diz Greder. De fato, ao imprimi-lo, o peso da ferramenta foi reduzido em 50%. A peça, medindo 32 centímetros de diâmetro e 35 centímetros de altura, foi impressa em 36 horas, camada por camada, na empresa do grupo Total Hutchinson (fundada por um empresário americano na França em 1853) em Paris. Foi feito usando poliamida 12 em pó, que é sinterizado a laser na forma exigida.

Usando este método cria, inicialmente, um cubo grande. Com o pó de poliamida não sinterizado removido, a ferramenta foi revelada e depois enviada para Port Harcourt dentro de 48 horas e depois enviada para o exterior. Usando um veículo submerso operado remotamente (ROV), o pistão não foi aberto e, em seguida, a ferramenta usada para injetar metanol, dissolvendo os hidratos no tubo e permitindo com sucesso que o plugue pressurizado fosse removido em quatro horas.

“Foram 10 dias desde o projeto até a entrega, 50% mais leves do que o esperado, e o custo foi reduzido em 10 vezes em comparação com uma operação submarina convencional para esse tipo de problema, que teria custado mais de 10 milhões de euros”, diz Greder A produção de Akpo também não precisou ser interrompida e a linha de exportação de gás foi conectada dentro do cronograma.

“Usar impressão aditiva significa que é otimizada topologicamente. Você pode ter formas próximas ao que a natureza pode nos oferecer, como um ninho de abelha ”, diz Greder. Usando essa abordagem mais, os prazos de entrega, o tempo não produtivo e as quedas de produção podem ser reduzidos. “No futuro, posso imaginar uma impressora em Aberdeen, Stavanger, Bergen, onde você pode enviar um arquivo e imprimir uma ferramenta que você precisa e enviá-la para o exterior. Se você puder fazer isso sob demanda, também poderá economizar custos de armazenamento.

“Outra vantagem é que peças sofisticadas compactas com mais funções, mais leves e mais fáceis de instrumentar, podem ser feitas”, continua ele. “Pequenos orifícios podem ser feitos para medir a pressão em locais específicos. Esses buracos não podem ser usinados. Mas você pode incorporá-los precisamente para permitir que você monitore e monitore a pressão de uma peça. Terceiro, você pode fazer reparos in situ nas peças. ”

Greder diz que, para a Total, isso é algo novo e valioso no campo, e está acontecendo mais. "Vários impulsores foram fabricados e colocados em refinarias na França", diz ele. “Na fábrica de Culzean no Mar do Norte do Reino Unido, imprimimos em 3D alguns indutores de liga de titânio para instalação em bombas de transferência.” Os rotores modificados ajudaram a neutralizar a cavitação e puderam ser produzidos rapidamente, em vez de 24 semanas, usando métodos tradicionais.

“Isso vai crescer”, conclui Greder. “AM certamente interromperá a cadeia de fornecimento de petróleo e gás. Mais trabalho precisa ser feito sobre a qualidade do material; você está criando uma parte ao mesmo tempo em que cria a forma. Antes, você estava trabalhando em material que foi criado e, em seguida, a forma foi certificada. Portanto, há trabalho a ser feito em torno da certificação de material e repetibilidade. Há também propriedade intelectual, se você quiser uma cópia de uma parte. Por enquanto, começamos a usá-lo em partes não críticas. Mas isso virá.