Vinícius Ribeiro Machado da Silva
Resumo
Diferentes soluções com diferentes configurações, utilizando dutos rígidos e flexíveis, têm sido adotadas pelas operadoras para realizar a explotação de óleo e gás em regiões de lâminas d’água ultra profundas. O risco de falha pode aumentar a cada novo desafio, e para viabilizar sua quantificação, o uso de metodologias baseadas em confiabilidade estrutural se fazem necessárias para aplicação no projeto de dutos flexíveis. Este trabalho tem o objetivo de analisar, do ponto de vista da confiabilidade estrutural, um dos modos de falha mais críticos do projeto de dutos flexíveis, representado pelo fenômeno da fadiga nas camadas metálicas. O estudo se remete à avaliação das armaduras de tração, localizadas na região do enrijecedor, para duas configurações de risers flexíveis: catenária livre e lazy-wave. Ambas consideram o cenário de águas ultra profundas, submetidas aos mesmos carregamentos externos. A metodologia é baseada naquela apresentada por LEIRA et al. (2005), onde duas novas variáveis aleatórias são propostas e investigadas em mais detalhes: tempo de simulação das análises globais (X5) e a distribuição de tensão nos arames da armadura de tração devido ao processo de montagem dos conectores (X6). Dependendo do nível de incerteza considerado para estas variáveis aleatórias, o resultado da calibração do fator de segurança pode ser alterado. Os resultados reforçam a grande importância da Curva S-N e da Regra de Palmgren-Miner na obtenção da probabilidade de falha para as duas configurações analisadas.
Abstract
Different solutions with different configurations, using rigid and flexible pipes, has been adopted by the operators to realize the oil and gas exploitation in ultra-deep water regions. The risk of failure can increase with each new challenge, and to facilitate its quantification, the using of methodologies based on structural reliability are needed for the application within the design of flexible pipes. This work aims of analyzing, under a structural reliability point of view, one of the most critical failure modes of the design of flexible pipes, represented by the fatigue phenomenon on metallic layers. The study refers to the evaluation of the tensile armors, located at the bend stiffener region, for two flexible risers’ configurations: free hanging and lazy-wave. Both consider the scenario of ultra-deep water, subjected to the same external loads. The methodology is based on that presented by LEIRA et al. (2005), in which two new random variables are proposed and investigated in more details: the length of global analysis simulation (X5) and the stress distribution on the tensile armors due to the end fitting assembling process (X6). Depending on the uncertainty level considered for these random variables, the safety factor calibration result can be affected. The results reinforce the major importance of the S-N curve and the Palmgren-Miner’s rule to obtain the failure probability for both configurations.
