[pt] ANÁLISE GLOBAL DINÂMICA DE RISERS FLEXÍVEIS COM ÊNFASE EM REGIÕES DE CONECTORES

[en] GLOBAL DYNAMIC ANALYSIS OF FLEXIBLE RISERS WITH EMPHASIS ON END-FITTING REGIONS

[pt] IAN SANTOS VASCONCELLOS

[pt] PETROLEO

[pt] ANALISE GLOBAL DINAMICA

[pt] TUBOS FLEXIVEIS

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[en] PIPELINE ENGINEERING

[en] NUMERICAL SIMULATION

[pt] As linhas flexíveis são estruturas tubulares quilométricas utilizadas na indústria de óleo e gás. A tecnologia dos flexíveis tem se mostrado eficaz em diversas aplicações da indústria petrolífera e, consequentemente, amplamente utilizada em campos de petróleo ao redor do mundo. Uma das fases cruciais no projeto de uma linha flexível é a definição dos acessórios que irão fazer parte de sua composição. Por se tratar de comprimentos extremamente longos, um dos acessórios imprescindíveis é o conector (do inglês, end-fitting), que é responsável por conectar segmentos distintos da linha. Linhas flexíveis são modulares, ou seja, são compostas de diferentes estruturas conectadas, portanto é possível otimizar cada tramo de linha de acordo com a necessidade. Estes conectores devem ser projetados de forma a manter sua integridade estrutural quando submetidos a carregamentos dinâmicos de onda, corrente, maré e também a carregamentos relativos à movimentação da unidade de produção na superfície. O presente trabalho tem como objetivo analisar os esforços atuantes ao longo de todo o riser flexível e, particularmente nas regiões de conexão, onde os conectores são acoplados à linha com auxílio de flanges e conjuntos de estojos. Foram analisados alguns resultados como força axial e curvatura máxima, sendo os resultados comparados para diferentes configurações de linha e diferentes pontos de conexão ao longo da linha. Para isso, foram realizadas análises dinâmicas globais utilizando o software de simulação numérica baseado em elementos finitos Deeplines (TM), de forma a resolver qualquer possível problema de convergência devido à não-linearidade das situações em estudo. Os resultados obtidos através das análises permitiram constatar a necessidade da utilização de flutuadores e conectores. Por outro lado, altos valores de curvatura encontrados impedem que os conectores sejam instalados em determinadas pontos das seções. Apesar das estruturas que compõem a linha serem flexíveis, os conectores são estruturas de rigidez elevada que atuam como componentes de conexão, então é natural que concentrem esforços.

[en] Flexible pipelines are lengthy tubular structures used in the oil and gas industry. The flexible pipe technology has shown efficiency regarding to several applications in the petroleum industry and, therefore, it has been widely used in exploration fields around the world. One of the crucial phases in the design of a flexible pipeline is the definition of the accessories that will be built up along the pipeline. Because of the extremely long lengths, one of the essential accessories is the end-fitting, which is responsible for connecting distinct pipe segments. Since the flexible pipelines are modular, which means, they are assembled of different connected tubular structures, it becomes possible to optimize each section of the line, according to the needs. These connectors must be designed and manufactured in a way that maintains their structural integrity when under dynamic loadings of wave, current, and tide relative to the movement of the production unit on the surface. The present paper lies on analyzing the effective loads along the whole flexible riser, particularly, on connection regions, where the end-fittings are coupled to the line through assemblies of flanges. Results such as, effective tension and maximum curvature, were obtained and compared for a determined line configuration and different connection points along the line. To achieve this, global dynamic analyses were performed using the numerical simulation software based on finite elements Deeplines(TM), which has tools to manage any convergence issue due to the nonlinearity of the situations under study. The results retrieved from the analyses have allowed to verify the need of buoyancy modules and end-fittings along the line. In the other hand, it is not recommended to set end-fitting structures at certain points due to high values of curvature found. Although the pipe structure is flexible, the end-fittings are rigid structures supposed to work as connections components, and therefore, will concentrate tension.

ARTHUR MARTINS BARBOSA BRAGA

2019-09-18

[pt] TEXTO

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PORTUGUÊS

https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=45401@1

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https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.45401