Rafael Guimarães Pestana
Resumo
Este trabalho propõe a modelagem numérica de sistemas de tracionamento de risers utilizados em sondas de perfuração marítima baseada em um sistema de equações diferenciais ordinárias não-lineares de primeira ordem obtido a partir do Método dos Grafos de Ligação. Este tipo de sistema de tracionamento tem como objetivo a aplicação e manutenção de tração de topo constante ao topo de um riser, a fim de garantir sua estabilidade estrutural. Porém, este sistema não é completamente eficiente, logo variações de tração são esperadas em função do movimento da unidade flutuante de perfuração. O modelo proposto visa a quantificar estas variações, que são importantes para analisar corretamente o comportamento do riser. O modelo proposto é comparado com os modelos presentes na literatura e softwares comerciais, com resultados satisfatórios. São propostos também modelos simplificados, de menor custo computacional e implementação mais simples, cujas validações mostram resultados satisfatórios quando submetidos aos deslocamentos típicos encontrados em uma operação real.
Abstract
This work proposes a numerical model of tensioning systems typically found in offshore drilling units used with marine risers. The proposed model is based on a system of nonlinear first-order differential equations obtained by applying the Bond Graph Method. The tensioning system is used to apply and maintain constant top tension on a marine riser with the goal of keeping its structural stability. However, this kind of system is not completely efficient, so tension variations caused by vessel motions are expected and are an important dynamic load acting on the riser. The proposed model aims to quantify those variations to correctly estimate riser response. Comparison with published literature and commercial software is carried out and show satisfactory results.
Simplified models are also proposed for reduced computational cost and simplified implementation. Results show that these simplified models are satisfactory when applied to typical operational load cases.
