João Marcos Bastos Vieira
Resumo
Os dutos flexíveis são estruturas vastamente utilizadas no transporte de fluidos na indústria offshore de óleo e gás. Entretanto, a migração das moléculas de gases ácidos presentes na mistura transportada através da barreira de pressão pode gerar um ambiente corrosivo, podendo induzir a falha precoce das armaduras de tração por corrosão sob tensão (CST). Assim, este estudo visa propor uma metodologia para predição da composição do anular, além de apresentar discussões sobre parâmetros chaves inerentes ao fenômeno. A ferramenta numérica proposta é baseada no método dos elementos finitos, desenvolvida no software ANSYS® e foi subdividida em três domínios que representam as regiões de permeação. Os domínios são identificados como unidimensional (1D), bidimensional (2D) e tridimensional (3D). Na sequência o modelo numérico foi implementado em dois estudos de caso em condições de anular alagado e seco. Os resultados indicaram que, para a condição seco, o modelo bidimensional apresenta concordância com o modelo tridimensional, enquanto o modelo unidimensional tende a prever níveis de fugacidade superiores por não considerar o efeito de blindagem. Por outro lado, o caso alagado demonstrou que a geometria tridimensional é relevante e induz efeitos geométricos importantes.
Abstract
Flexible pipes are widely used structures for transporting fluids in the offshore oil and gas industry. However, the migration of acid gas molecules present in the transported mixture through the pressure sheath can induce a corrosive environment, leading to early failure of the tensile armor due to stress corrosion cracking (SCC). Therefore, this study aims to propose a methodology for predicting the annular composition and to present discussions on key parameters inherent to the phenomenon. The proposed numerical tool is based on the finite element method (FEM), developed in the ANSYS software, and it was subdivided into three domains that represent the permeation space. The domains are identified as one-dimensional (1D), two-dimensional (2D), and three-dimensional (3D). Subsequently, the numerical model was implemented in two case studies under wet and dry annulus conditions. The results indicate that, for dry annulus, the two-dimensional model agrees with the three-dimensional. At the same time, the one-dimensional tends to predict higher fugacity levels by not considering the shielding effects. On the other hand, the wet case showed that three-dimensional geometry is relevant and induces significant geometric effects.
