Aline Nacif Pinho
Resumo
A utilização de linhas flexíveis na explotação de petróleo offshore no Brasil é feita desde a década de 1970. O sucesso dessas estruturas na condução de óleo e gás dos reservatórios às plataformas de produção se deve a suas inúmeras vantagens, como a pré-fabricação, facilidade de transporte e instalação. Contudo, falhas no procedimento de instalação e o desgaste provocado pelo meio em que se encontram podem ocasionar não só o rompimento da camada plástica externa protetora, mas também gerar danos aos arames das armaduras de tração. Este trabalho busca avaliar, através de um modelo numérico baseado no método de elementos finitos, as tensões, deslocamentos, e outros parâmetros de uma linha flexível de 2.5” íntegra e também danificada. Os danos são gerados nos modelos através do rompimento de 1 a 5 arames da armadura externa de tração, de maneira justaposta e com o rompimento de metade dos arames alternadamente. São considerados diversos tipos de carregamentos axissimétricos, como a tração pura, pressão interna e pressões interna e externa atuando concomitantemente com a tração. As respostas das linhas íntegras e danificadas submetidas a estes carregamentos foram avaliadas e comparadas a modelos analíticos.
Abstract
Flexible pipes are composite structures widely employed by the offshore oil industry to conduct fluids, such as oil, gas and/or water, from seabed to floating facilities. They are made of several steel and plastic concentric layers designed to meet specific requirements. The polymeric layers work as sealing, insulating and/or antiwear components, while the metallic layers withstand the imposed structural loads. In the last few years, periodic inspections of these structures have detected a considerable number of damages in their top section caused by the installation process or generated during their operation, due to the contact with another riser or components of the floating facility. Among the most common damages detected, the rupture of the tensile armor wires is critical to the structure integrity as its load capacity may be significantly reduced. This work investigates the structural behavior of a 2.5” flexible pipe with one up to five broken wires by using a three-dimensional nonlinear finite element model; the configuration of half alternated broken wires is also studied. Several tipes of loading cases were analyzed like tension, internal pressure with tension, and internal and external pressure with tension. The behavior of intact and damaged flexible pipes were compared by evaluating the stress concentration factors in each metallic layer as well as the twist and axial elongation of the pipe in each analysis. Comparisons with the results from an analytical model available on the literature were also carried out.
