A utilização racional e otimização de recursos energéticos é tema cada vez mais presente na indústria, e busca atender a critérios normativos e aspectos econômicos. Entre os métodos de análise utilizados para verificação e melhoria de eficiência energética, nas últimas décadas a Exergia vem se destacando como a ferramenta mais indicada para esse tipo de avaliação. Esse estudo realiza análise exergética em uma planta de processamento típica de uma plataforma do tipo FPSO operando em águas do litoral brasileiro. Atenção especial é dispensada à planta de compressão de gás, que possui sistema de remoção de CO2 do gás através de membranas. Conforme composição dos poços e/ou restrições operacionais, o fluxo de gás pode ser desviado do sistema de remoção de CO2, criando modos de operação. No modo de operação A todo gás do sistema de remoção de CO2 é desviado, de forma que seja possível apenas a injeção desse gás. O modo B utiliza plenamente o sistema de remoção de forma a permitir exportação máxima de gás. Já o modo de operação C trata parcialmente o gás através desse sistema, de forma a permitir exportação e injeção parciais de gás. Além dos modos de operação, são estudados também os efeitos da variação da vazão de gás exportado e da composição do petróleo (teor de CO2 e BS&W) no balanço exergético da plataforma. A combinação dessas três variáveis (modos de operação, vazão de gás exportado e composição do petróleo) representa 177 cenários de produção. O estudo desses cenários de produção por meio de determinados parâmetros (eficiência exergética, consumo específico de exergia, emissões de CO2, emissões específicas de CO2 e índice de renovabilidade exergética) permite verificar a influência de cada variável na performance da planta. / The rational use of energy resources is a theme increasingly discussed at the Industry, and the energetic optimization of processes is necessary in order to fulfill normative, as well as economic criteria. Among the analysis methods in use for verifying and improving the energetic efficiency, during last decades the Exergy has been highlighted as the most appropriated tool for these evaluations. This study performs exergetic analysis in a typical process plant in a FPSO operating in the brazilian shore waters. Special attention is given to the gas compression process plant, which has a CO2 membranes gas removal system. According to composition of well and/or operational restrictions, the gas flow can be deviated from the CO2 gas removal system, creating the operational modes. The operational mode A deviates all the gas from the CO2 gas removal system, allowing just its injection into the reservoir. The mode B uses entirely the CO2 removal system in a way that a maximum of gas exportation is possible. And the operational mode C treats partially the gas through the system, allowing partial exportation and re-injection of the gas. Besides the operational modes, the influence of export gas flow and well fluid composition (CO2 and BS&W content) in the exergy balance are also evaluated. The combination of these three variables (operational modes, export gas flow rate and well fluids composition) represents 177 production scenarios. The evaluation of these production scenarios affecting specific parameters (exergy efficiency, specific exergetic consumption, CO2 emissions, CO2 specific emissions and exergetic renewability index) allows to identify the importance of each variable in process plant performance.

A utilização racional e otimização de recursos energéticos é tema cada vez mais presente na indústria, e busca atender a critérios normativos e aspectos econômicos. Entre os métodos de análise utilizados para verificação e melhoria de eficiência energética, nas últimas décadas a Exergia vem se destacando como a ferramenta mais indicada para esse tipo de avaliação. Esse estudo realiza análise exergética em uma planta de processamento típica de uma plataforma do tipo FPSO operando em águas do litoral brasileiro. Atenção especial é dispensada à planta de compressão de gás, que possui sistema de remoção de CO2 do gás através de membranas. Conforme composição dos poços e/ou restrições operacionais, o fluxo de gás pode ser desviado do sistema de remoção de CO2, criando modos de operação. No modo de operação A todo gás do sistema de remoção de CO2 é desviado, de forma que seja possível apenas a injeção desse gás. O modo B utiliza plenamente o sistema de remoção de forma a permitir exportação máxima de gás. Já o modo de operação C trata parcialmente o gás através desse sistema, de forma a permitir exportação e injeção parciais de gás. Além dos modos de operação, são estudados também os efeitos da variação da vazão de gás exportado e da composição do petróleo (teor de CO2 e BS&W) no balanço exergético da plataforma. A combinação dessas três variáveis (modos de operação, vazão de gás exportado e composição do petróleo) representa 177 cenários de produção. O estudo desses cenários de produção por meio de determinados parâmetros (eficiência exergética, consumo específico de exergia, emissões de CO2, emissões específicas de CO2 e índice de renovabilidade exergética) permite verificar a influência de cada variável na performance da planta. / The rational use of energy resources is a theme increasingly discussed at the Industry, and the energetic optimization of processes is necessary in order to fulfill normative, as well as economic criteria. Among the analysis methods in use for verifying and improving the energetic efficiency, during last decades the Exergy has been highlighted as the most appropriated tool for these evaluations. This study performs exergetic analysis in a typical process plant in a FPSO operating in the brazilian shore waters. Special attention is given to the gas compression process plant, which has a CO2 membranes gas removal system. According to composition of well and/or operational restrictions, the gas flow can be deviated from the CO2 gas removal system, creating the operational modes. The operational mode A deviates all the gas from the CO2 gas removal system, allowing just its injection into the reservoir. The mode B uses entirely the CO2 removal system in a way that a maximum of gas exportation is possible. And the operational mode C treats partially the gas through the system, allowing partial exportation and re-injection of the gas. Besides the operational modes, the influence of export gas flow and well fluid composition (CO2 and BS&W content) in the exergy balance are also evaluated. The combination of these three variables (operational modes, export gas flow rate and well fluids composition) represents 177 production scenarios. The evaluation of these production scenarios affecting specific parameters (exergy efficiency, specific exergetic consumption, CO2 emissions, CO2 specific emissions and exergetic renewability index) allows to identify the importance of each variable in process plant performance.

Offshore oil platforms are used for the exploitation and production of hydrocarbons and consist of a processing plant and a utility plant. The oil and gas industry operations are energy-intensive and, in the case of offshore platforms, the need to decrease energy consumption and reduce CO2 emissions has increased. In the oil and gas industry, the ISO 50001 standard promotes the implementation of energy management systems and proposes indicators based on energy. Interestingly, after several decades of knowledge of the concept of exergy, this has not been formally implemented in the programs and strategies of the oil and gas industry organizations. In this research, the implementation of the exergy method and the carbon capture and storage strategy for the assessment of the performance of a floating, production and storage offloading units FPSO is proposed. FPSO platforms and their processing and utility plants may have different configurations depending on, among others, the reservoir characteristics and production requirements. The possible configurations can therefore be numerous. In this sense, some operation scenarios based on different well-fluid compositions and operation modes are studied. The platform models are developed and simulated using the software Aspen HYSYS®. Results show that, on average, the reduction of 88.8% in CO2 emissions is penalized with a reduction in exergy efficiency of 1.7 points. Further, results allow a better understanding of exergy and environmental performance of the FPSO. / Plataformas de petróleo offshore são utilizadas para a exploração e produção de hidrocarbonetos e consistem em uma planta de processamento e uma planta de utilidade. As operações da indústria de petróleo e gás são de energia intensiva e, no caso de plataformas offshore, é necessário cada vez mais diminuir o consumo de energia e reduzir as emissões de CO2. Na indústria de petróleo e gás, a norma ISO 50001 promove a implementação de sistemas de gestão de energia e propõe indicadores baseados em energia. Entretanto, após várias décadas de conhecimento do conceito de exergia, este não foi formalmente implementado nos programas e estratégias das organizações da indústria de petróleo e gás. Neste trabalho, propõe-se a implementação da análise exergética e a estratégia de captura e armazenamento de carbono para a avaliação do desempenho de unidades flutuantes, de produção, de armazenamento e transferência FPSO. As plataformas FPSO e suas plantas de processamento e utilidade podem ter diferentes configurações dependendo, entre outras, das características do reservatório e dos requisitos de produção. As configurações possíveis podem, portanto, ser numerosas. Neste sentido, são estudados alguns cenários de operação baseados em diferentes composições dos fluidos do poço e em três modos de operação. Os modelos de plataforma são desenvolvidos e simulados usando o software Aspen HYSYS®. Os resultados mostram que, em média, a redução de 88,8% nas emissões de CO2 é penalizada com uma redução da eficiência exergética de 1,7 pontos. Além disso, os resultados permitem uma melhor compreensão da exergia e desempenho ambiental do FPSO.

Offshore oil platforms are used for the exploitation and production of hydrocarbons and consist of a processing plant and a utility plant. The oil and gas industry operations are energy-intensive and, in the case of offshore platforms, the need to decrease energy consumption and reduce CO2 emissions has increased. In the oil and gas industry, the ISO 50001 standard promotes the implementation of energy management systems and proposes indicators based on energy. Interestingly, after several decades of knowledge of the concept of exergy, this has not been formally implemented in the programs and strategies of the oil and gas industry organizations. In this research, the implementation of the exergy method and the carbon capture and storage strategy for the assessment of the performance of a floating, production and storage offloading units FPSO is proposed. FPSO platforms and their processing and utility plants may have different configurations depending on, among others, the reservoir characteristics and production requirements. The possible configurations can therefore be numerous. In this sense, some operation scenarios based on different well-fluid compositions and operation modes are studied. The platform models are developed and simulated using the software Aspen HYSYS®. Results show that, on average, the reduction of 88.8% in CO2 emissions is penalized with a reduction in exergy efficiency of 1.7 points. Further, results allow a better understanding of exergy and environmental performance of the FPSO. / Plataformas de petróleo offshore são utilizadas para a exploração e produção de hidrocarbonetos e consistem em uma planta de processamento e uma planta de utilidade. As operações da indústria de petróleo e gás são de energia intensiva e, no caso de plataformas offshore, é necessário cada vez mais diminuir o consumo de energia e reduzir as emissões de CO2. Na indústria de petróleo e gás, a norma ISO 50001 promove a implementação de sistemas de gestão de energia e propõe indicadores baseados em energia. Entretanto, após várias décadas de conhecimento do conceito de exergia, este não foi formalmente implementado nos programas e estratégias das organizações da indústria de petróleo e gás. Neste trabalho, propõe-se a implementação da análise exergética e a estratégia de captura e armazenamento de carbono para a avaliação do desempenho de unidades flutuantes, de produção, de armazenamento e transferência FPSO. As plataformas FPSO e suas plantas de processamento e utilidade podem ter diferentes configurações dependendo, entre outras, das características do reservatório e dos requisitos de produção. As configurações possíveis podem, portanto, ser numerosas. Neste sentido, são estudados alguns cenários de operação baseados em diferentes composições dos fluidos do poço e em três modos de operação. Os modelos de plataforma são desenvolvidos e simulados usando o software Aspen HYSYS®. Os resultados mostram que, em média, a redução de 88,8% nas emissões de CO2 é penalizada com uma redução da eficiência exergética de 1,7 pontos. Além disso, os resultados permitem uma melhor compreensão da exergia e desempenho ambiental do FPSO.