Elementos de vedação em risers: o que realmente determina a confiabilidade offshore

Engenheiro Rodrigo Mazzola, Executivo Sênior de Negócios da Athon S/A Como engenheiro de manutenção mecânica especializado em vedações para óleo e gás, vejo um padrão claro nas paradas não programadas em plataformas: o elo mais discreto do sistema—o elemento de vedação—costuma ser o mais crítico. Em risers de perfuração e produção, onde pressões elevadas, movimentos cíclicos e fluidos agressivos convivem, a engenharia de vedação é o divisor entre operação estável e falha cara. A seguir, um guia técnico e prático para equipes de manutenção, integradores e gestores que precisam reduzir risco operacional, ampliar MTBF e padronizar especificações sem perder flexibilidade.

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1) Onde estão (de fato) as vedações do riser

Os risers reúnem múltiplos pontos de vedação—estáticos e dinâmicos—ao longo de toda a coluna:

• Conexões topo e “hang-off” (flanges, hubs, colares tensionados).

• Juntas flexíveis e “stress joints” (acomodam ângulo e vibração).

• Manifolds e “swivel stacks” (vedação dinâmica com rotação contínua).

• Linhas auxiliares (choke/kill, booster, hidráulicas de BOP).

• Interfaces com BOP e cabeças de poço.

• Risers rígidos (TTR/SCR) e flexíveis (bóias, “buoyancy cans”, terminais).

Cada ponto exige uma estratégia de vedação própria: geometrias diferentes, materiais diferentes, e redundância de barreiras quando a criticidade é alta.

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2) O ambiente de serviço severo que “estressa” a vedação

Projetar e manter vedações em risers significa dominar um pacote de severidades:

• Pressão: até 10–15 mil psi (≈ 690–1.035 bar) em segmentos críticos.

• Temperatura: variações de −20 °C a 150–200 °C (picos localizados).

• Movimento: flexão, microdeslizamento, vibração, rotação (swivels).

• Química: H₂S (sour), CO₂, condensados aromáticos, MEG/metanol, “muds” (WBM/OBM), salmoura.

• Ciclagem: térmica e de pressão (fator-chave para explosive decompression/AED).

• Meio marinho: água do mar, UV/topside, ozônio e névoa salina nos componentes expostos.

Tradução prática: seleção de material + geometria + qualificação têm que trabalhar juntas. Não basta “um bom O-ring”—é o sistema de vedação que performa.

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3) Seis falhas típicas (e como evitá-las)

1. Extrusão sob alta pressão

Sinais: lábios cortados, “nibbled edges”.

Prevenção: anéis anti-extrusão (PEEK/PTFE preenchido), folgas controladas, “squeeze” correto.

2. Explosive Decompression (AED/RGD)

Sinais: microfissuras internas, “blistering”.

Prevenção: elastômeros AED-resistentes (HNBR/FKM/FFKM específicos), gradientes de despressurização controlados, qualificação em gás.

3. Ataque químico e sorção

Sinais: inchamento, amolecimento, perda de volume por extração.

Prevenção: compatibilidade química validada, uso de FEPM (Aflas) para aminas/steam, FFKM para mix agressivo, PTFE/PEEK quando aplicável.

4. Degradação térmica e “compression set”

Sinais: seção “achatada”, perda de carga de vedação.

Prevenção: compostos com baixa compressão residual, resfriamento local, troca preventiva por horas equivalentes.

5. Desgaste/abrasão em serviço dinâmico

Sinais: ranhuras, “polimento” excessivo, particulado escuro.

Prevenção: PTFE energizado por mola em swivels, selos labiais com carregamento correto, acabamento de eixo/luva e alinhamento.

6. Instalação inadequada

Sinais: cortes durante montagem, torção de O-ring, mordida na emenda.

Prevenção: chanfros e raios corretos, lubrificante compatível, ferramentas sem arestas, treinamento e “dry-fit”.

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4) Escolha de materiais: um guia rápido

• Estáticos gerais (flange/hub): O-rings HNBR/FKM + backups PEEK quando > 5.000 psi.

• Sour service (H₂S/CO₂): HNBR/FKM qualificados para sour; verificar AED; quando crítico, FFKM.

• Swivels/manifolds dinâmicos: PTFE energizado por mola (Inconel/Elgiloy) ou compostos PTFE preenchidos; para baixa velocidade com contaminação, selos labiais com carregamento controlado.

• Aminas/steam/mix agressivo: FEPM (Aflas) ou FFKM.

• Temperaturas extremas: metais C-ring/Helicoflex como barreira primária + elastômero secundário para estanqueidade à frio.

• Anti-extrusão: PEEK, PTFE com carga (vidro/carbono/bronze) conforme folga e temperatura.

Padrões de referência na qualificação (para nortear especificações internas): ISO 23936 (não-metálicos), NORSOK M-710 (H₂S/AED), API 6A/16A/17-série conforme o subsistema.

Dica prática: peça curvas de compressão set e relatórios de AED do composto específico, não apenas a ficha “genérica” do polímero.

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5) Geometrias e detalhes de projeto que fazem toda a diferença

• Estáticos: O-ring com squeeze 15–25% e gland fill < 85%; X-ring quando for preciso melhor distribuição de lubrificante.

• Alta pressão: T-seals e Chevron (V-packing) empilhados em linhas auxiliares (choke/kill).

• Dinâmicos de baixa fricção: spring-energized PTFE (perfil em V/U), contato controlado e tolerâncias apertadas no “run-out”.

• Dupla barreira: primário metal/compósito + secundário elastomérico monitorado por “test port”.

• Acabamentos: rugosidade e direção de usinagem compatíveis; bordas com raios/chanfros para não “rasgar” a vedação.

• Back-ups partidos em 2–3 segmentos para facilitar montagem sem “bicar” o elastômero.

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6) Qualificação, inspeção e manutenção

• Qualificação de composto e selo no fluido real (ou “test fluid” representativo), com ciclagem térmica/pressão e descompressão rápida.

• RBI/RCM: plano de inspeção baseado em risco, integrando:

o Trending de pressão/temperatura e balanço de vazão (microvazamentos).

o Acústica/AE e inspeção ROV zona splash/submarina.

o Análise de particulado e limpeza (ISO 4406) nas linhas hidráulicas do BOP.

• Troca programada por horas equivalentes em pontos de alta ciclagem (swivels/linhas choke/kill).

• Rastreabilidade por lote/curado e controle de shelf-life de elastômeros; armazenagem climatizada.

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7) Um exemplo de case de sucesso Athon da S/A (resumido)

Sintoma: aumento lento de gases no annulus e tendência de “top-up” em linha choke após descompressões frequentes.

Achado: fissuras internas típicas de AED em HNBR “padrão”.

Ação: migração para HNBR AED-resistente + backups PEEK, redução da taxa de blow-down e polimento do acabamento do alojamento.

Resultado: MTBF +3,2× e eliminação do “top-up” entre janelas de manutenção.

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8) Checklist de engenharia para risers (12 pontos)

1. Definir classes de pressão/temperatura por segmento do riser.

2. Mapear movimentos (ângulo, rotação, vibração) e frequências.

3. Listar fluidos: produção, injeção, hidráulicos, muds, MEG/metanol.

4. Escolher barreira primária/ secundária e filosofia de teste.

5. Selecionar composto com laudo AED/ sour (quando aplicável).

6. Dimensionar squeeze/gland fill e folgas contra extrusão.

7. Definir back-ups (material, segmentos) e orientação de montagem.

8. Especificar acabamento (Ra, direção) e chanfros/raios.

9. Validar compatibilidade de lubrificante de montagem.

10. Planejar qualificação (ciclagem P-T, descompressão, química).

11. Estabelecer RBI/RCM e gatilhos de intervenção.

12. Implantar rastreabilidade e controle de shelf-life.

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9) Como a Athon pode contribuir

A Athon projeta e fabrica elementos de vedação customizados em compostos de alta performance (HNBR, FKM, FFKM, FEPM, PTFE preenchido, PEEK anti-extrusão, selos PTFE energizados por mola e vedações metálicas especiais). Trabalhamos de forma customizada, com rastreabilidade completa, e apoiamos a engenharia do cliente em revisões de groove, “failure analysis” e padronização de famílias de selos para risers e linhas auxiliares.

Se este tema está no seu radar, podemos lhe enviar o checklist completo em PDF e revisar—sem custo—um conjunto de equipamentos em sua empresa para sugerir melhorias de vedação e prazos de troca mais seguros. É só me dizer por onde começamos.