Victor Milanez da Silva Pereira
Título
Metodologias Analíticas para Análise da Configuração de Riser Suspenso e Ancorado por Amarras (Rsaa)
Orientador(es)
Gilberto Bruno Ellwanger
Resumo
Diante das dificuldades encontradas na explotação de petróleo e gás em águas profundas utilizando risers de grandes diâmetros, uma nova configuração de riser chamada RSAA (riser suspenso e ancorado por amarras) composta por um riser rígido vertical, risers flexíveis e segmentos de amarra foi proposta. Esta nova configuração apresenta, principalmente, soluções para os pontos mais críticos no projeto de riser: as altas tensões no topo e na região em que ele toca o solo. Análises de viabilidade têm mostrado que o riser vertical é a parte mais crítica do sistema proposto devido à tração dinâmica. Diante disto, um estudo paramétrico é vital a fim de se entender o comportamento do sistema, bem como estabelecer os principais parâmetros que influenciam o comportamento de sua estrutura. Metodologias analíticas podem auxiliar neste estudo, explicando rapidamente quais parâmetros influenciam os resultados e por que e como eles os fazem. Esta tese propõe modelos analíticos para o pré-dimensionamento da configuração do RSAA, através da verificação do riser vertical estimando suas tensões máximas e sua vida devida à fadiga. Para a avaliação da fadiga, que normalmente é o critério determinante em projetos de riser, serão apresentadas duas metodologias para obtenção dos fatores de segurança baseados em confiabilidade estrutural. Assim, este trabalho tem como objetivo mostrar que estas metodologias são ferramentas rápidas e eficientes na realização do pré-dimensionamento do RSAA, comparando-as com procedimentos realizados através do método dos elementos finitos.
Abstract
Given the difficulties encountered in oil and gas exploitation in deep water using large diameter risers, a new riser configuration called RSAA (suspended riser and anchored by chains) composed of a vertical rigid riser, flexible risers and chain moors was proposed. This new configuration presents solutions for the most critical points in the riser design: the high stresses at the top and at the touch down zone. Feasibility analysis has shown that the vertical riser is the most critical part of the proposed system due to the dynamic tension. Given this, a parametric study is vital in order to understand the system behavior and to establish the main parameters that influence the behavior of its structure. Analytical methods can help in this study, by briefly explaining what parameters influence the results and why and how they do. This thesis proposes analytical models for pre-dimensioning of the RSAA configuration, by checking the vertical pipe’s maximum stresses and fatigue life. For the assessment of fatigue life, which is usually a decisive riser designs criteria, two approaches are presented for obtaining safety factors based on structural reliability. Thus, this work aims to show that these methods are fast and effective tools to carry out the RSAA pre-design comparing it with procedures performed through the finite element method.
