Victor Milanez da Silva Pereira
Título
Análise da resposta dinâmica do tubo vertical do sistema de riser suspenso e ancorado por amarras (RSAA)
Resumo
Recentemente, com o objetivo de minimizar a influência dos movimentos verticais nos risers e consequentemente permitir a utilização do FPSOs em águas profundas, uma nova configuração de riser chamada RSAA (riser suspenso e ancorado por amarras) composta por um riser rígido vertical, risers flexíveis e segmentos de amarra foi proposta. Esta nova configuração apresenta solução para os pontos mais críticos no projeto de riser: as altas tensões no topo e as baixas curvaturas no TDP. Análises de viabilidade tem mostrado que o riser vertical é a parte mais crítica do sistema proposto devido à tração dinâmica. Diante disto, um estudo paramétrico é vital a fim de entender o comportamento do sistema, bem como estabelecer os principais parâmetros que influenciam o comportamento de sua estrutura. Métodos analíticos podem exigir algumas simplificações para que o problema tenha aplicabilidade, mas eles geralmente levam a fórmulas compactas que explicam quais parâmetros influenciam os resultados e por que e como eles os fazem. Este trabalho propõe um modelo analítico, que, a partir de uma vibração axial aplicada no topo do sistema, determine o movimento vertical e a resposta da tração ao longo do tubo. Possibilitando, assim, realizar os estudos paramétricos e determinar as tensões, a vida à fadiga e os casos de carregamento ambientais que causariam maiores danos ao tubo vertical pertencente a este sistema de riser denominado de RSAA. Comparando estes resultados analíticos com resultados obtidos numericamente, este trabalho tem como objetivo mostrar que esta metodolgia é uma ferramenta rápida e eficaz para realizar o pré-dimensionamento deste novo sistema.
Abstract
Recently, in order to minimize the influence of the vertical motions in the risers and, consequently, allow the utilization of FPSOs in deep waters, a new riser configuration called RSAA (riser suspended and moored by chains - in Portuguese), composed of a rigid vertical riser, flexible riser and mooring line segments was proposed. This configuration presents solutions to the most critical points in a riser design: the high stress at the top and the low curvatures at the TDP. Feasibility analyses have shown that the vertical riser is the most critical part of the proposed system due to the FPSO high level of vertical motions, which leads to high levels of axial stress variation due to dynamic tension. Faced with this, a parametric study is vital in order to understand the system's behavior, as well as to establish the main parameters which influence its structural behavior. Analytical methods may require some slight simplifications of the problem to be applicable, but they generally lead to compact formulas that do explain which parameters influence the results and why and how it does so. This work proposes an analytical model, which, from an axial vibration applied on the system top, determines the vertical motion and the response of the tension along the tube. Thus allowing, carry out parametric studies and to determine the stresses, the fatigue life and the environmental load cases that would cause major damage to the pipe belonging to this vertical riser system called RSAA. Comparing these analytical results with numerical results, this dissertation aims to show that this methodology is a fast and efficient tool to carry out pre-design of this new system.
