[pt] APLICAÇÃO DA OTIMIZAÇÃO EM CONFIGURAÇÕES DE RISERS

[en] APPLICATION OF OPTIMIZATION IN RISERS CONFIGURATIONS

[pt] NICHOLAS DE ARAUJO GONZALEZ CASAPRIMA

[pt] OTIMIZACAO

[pt] GLOBALIZED NELDER-MEAD

[pt] RCHA

[pt] RISERS

[en] OPTIMIZATION

[en] GLOBALIZED NELDER-MEAD

[en] RCHA

[en] RISERS

[pt] Os risers são importantes componentes no ramo de exploração e produção de petróleo. São responsáveis pelo transporte de óleo dos reservatórios até as unidades flutuantes. A crescente demanda por esse produto tem feito com que as empresas explorem áreas desconhecidas e com maiores desafios para implementação dos risers. O aumento da lâmina d água e as condições ambientais adversas representam maiores desafios técnicos como por exemplo, a necessidade de reduzir a carga atuante na unidade flutuante e tensões menores. Dessa forma novas pesquisas estão sendo feitas a respeito dos risers, em especial quanto a sua configuração. Diversas configurações já são implementadas para condições variadas. A mais simples delas e, portanto, a mais visada é a Free-Hanging. Entretanto, a implementação dessa configuração é complicada quando se trata de águas ultra-profundas pois a tensão de tração próximo à unidade flutuante, a amplitude da tensão na região do riser próxima do fundo do mar, conhecida como Touchdown Zone (TDZ) e a compressão ao longo do riser podem aumentar bastante, dificultando a utilização dessa configuração de risers. Uma solução estudada para minimizar os problemas causados a esse tipo de configuração foi o revestimento de parte da estrutura com um material de baixa densidade, os amortecedores hidrodinâmicos, para induzir flambagem controlada em uma região mais afastada do ponto de contato entre o riser e o fundo do mar, o chamado Touchdown Point (TDP), região crítica para esse tipo de falha estrutural. Essa configuração é conhecida como RCHA. No seu estudo, duas variáveis determinam o seu posicionamento, o local de início dos amortecedores e o comprimento deles. Dessa forma, o objetivo do presente trabalho é a aplicação de um processo de otimização a fim de obter as duas variáveis que minimizam a tensão no TDP. A minimização da tensão nesse ponto dará uma maior robustez estrutural ao riser, viabilizando esse tipo de configuração para cenários em que antes não eram possíveis. O método de otimização utilizado é o Globalized Nelder-Mead e se mostrou adequado para o objetivo em questão.

[en] The risers are an important component in the oil s production and exploration field. They are responsible for the oil s transportation from the reservoir to the floating units. The increasing demand for this product has led company to explore unknown areas with bigger challenges for the risers implementation. The increase of the water depth and the harsh environmental conditions lead to bigger technical challenges as, for example, the needs to decrease the acting force in the floating unit and the tensions. In response to that, new researches are being developed regarding risers, especially regarding their configurations. Different configurations are already being applied to different environmental conditions. The simplest one of them and, therefore, the most used one is the Free-Hanging. However, its implementation is complicated when it comes to ultra-deep waters, as the traction tension near the floating unit, the tension amplitude in the area near the bottom of the ocean, known as the Touchdown Zone (TDZ), and the compression along the riser can significantly increase, making this configuration more difficult to use. A solution studied in order to minimize the problems caused to this kind of configuration is to use a low density material, known as the hydrodynamic dampers (HD), to coat certain areas of the structure. The HD would induce controlled buckling in a more suitable region of the riser, at a certain distance from the TDZ, a critical area for the structure. In its study, two variables were used to determine its position: the initial point of the HD and their length. Therefore, the main goal of this project is to apply an optimization process in order to obtain these two variables that minimize the tension in the point where the riser meets the bottom of the ocean, known as the Touchdown Point (TDP). The minimization of the tension in the TDP will give the riser a better structural robustness, making this configuration feasible to scenarios that weren t possible before. The optimization method used was the Globalized Nelder-Mead and it showed a good response to the objective.

IVAN FABIO MOTA DE MENEZES

PAULO HENRIQUE CARDOSO ALVES

2018-08-08

[pt] TEXTO

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PORTUGUÊS

https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=34721@1

https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=34721@2

https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.34721