Monique de Carvalho Alves
Título
AVALIAÇÃO DOS EFEITOS DE ACOPLAMENTO EM SISTEMAS FLUTUANTES OFFSHORE EM ÁGUAS PROFUNDAS NA ANÁLISE DE FADIGA DE RISERS FLEXÍVEIS UTILIZANDO UMA METODOLOGIA HÍBRIDA
Resumo
Linhas flexíveis de camadas não aderentes são usadas para escoamento de óleo e gás e injeção de água em águas profundas devido à sua alta resistência à pressão, alta rigidez axial associada à baixa rigidez à flexão e baixo custo relativo de instalação. Este trabalho apresenta uma metodologia de simulação numérica para sistemas flutuantes de produção offshore de óleo e gás em águas profundas, onde a plataforma está conectada a dutos que conduzem a produção e que, por sua vez, estão ligados a um riser balcony em um dos lados da plataforma. A metodologia híbrida proposta acopla, com baixo custo computacional, o modelo hidrodinâmico da plataforma com o modelo de elementos finitos das linhas considerando todas as interações dinâmicas não lineares. Os resultados e o desempenho computacional da metodologia proposta são comparados àqueles de análises desacopladas e de análises totalmente acopladas. Foco especial é dado à combinação de análises globais e locais, sendo esta última direcionada para a avaliação das tensões e fadiga nos arames das armaduras de tração do duto. Os resultados obtidos destacam a eficácia das análises globais acopladas em capturar de forma precisa comportamentos assimétricos e distribuição de danos por fadiga. Além disso, os efeitos de acoplamento impactam significativamente a vida útil à fadiga, destacando a importância dessas considerações em simulações de engenharia offshore.
Abstract
Unbonded flexible risers are extensively used for oil and gas production and water injection on deep waters due to its high-pressure resistance, high axial stiffness associated with low bending stiffness and low relative installation cost. This work presents a numerical simulation methodology for deepwater offshore oil & gas floating production systems where the platform is connected to risers that convey the production, and the risers are attached to a riser balcony on one side of the platform. The proposed hybrid methodology couples, in a cost-effective manner, the hydrodynamic model of the platform with the finite element model that represents the risers and the mooring lines, considering all nonlinear dynamic interactions. The results and computational performance of the proposed methodology are then compared with those from traditional uncoupled analyses, and from fully coupled analyses. Special focus is dedicated to the combination of global and local analyses, the latter aimed at the detailed evaluation of tensions and fatigue response of the tension wires of the flexible riser. The results obtained highlight the effectiveness of coupled global analyses in accurately capturing asymmetric behaviors and fatigue damage distribution. Moreover, the coupling effects significantly impact fatigue life, emphasizing the importance of these considerations in offshore engineering simulations.
