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Estudo de fadiga de onda em um riser de perfuração situado em águas ultraprofundas
Use este link compartilhar ou citar este material: http://educapes.capes.gov.br/handle/capes/770077
Registro completo de metadados
| Metadados | Descrição | Idioma |
|---|---|---|
| Autor(es): dc.contributor | Massa, André Luiz Lupinacci | - |
| Autor(es): dc.contributor | Mattos, Heraldo Silva da Costa | - |
| Autor(es): dc.contributor | Lima, Alexandre Jório | - |
| Autor(es): dc.creator | Velasquez, Pedro Henrique Guimarães | - |
| Data de aceite: dc.date.accessioned | 2024-07-11T18:24:52Z | - |
| Data de disponibilização: dc.date.available | 2024-07-11T18:24:52Z | - |
| Data de envio: dc.date.issued | 2021-09-24 | - |
| Data de envio: dc.date.issued | 2021-09-24 | - |
| Data de envio: dc.date.issued | 2020 | - |
| Fonte completa do material: dc.identifier | https://app.uff.br/riuff/handle/1/23345 | - |
| Fonte: dc.identifier.uri | http://educapes.capes.gov.br/handle/capes/770077 | - |
| Descrição: dc.description | Tendo em vista o avanço tecnológico que possibilitou a redução de custos nas estruturas necessárias para a exploração de óleo em regiões do pré-sal aliado à possibilidade de se perfurar e explorar poços em regiões cada vez mais profundas, o presente trabalho tem como objetivo avaliar o dano à fadiga gerado pela ação das ondas – fadiga de primeira ordem – em um riser de perfuração situado em uma lâmina de água teórica de 3048 metros com a utilização de ferramentas baseada em elementos finitos. Mais especificamente, o foco do estudo é avaliar o comportamento global do sistema frente a atuação de onda, identificar possíveis pontos críticos e a comparação entre dois sistemas de poços com geometrias diferentes, sendo a primeira com um condutor de 36x2,0 polegadas e a segunda com um condutor de 36x1,5 polegadas. Utiliza-se o modelo de onda irregular, adotando o espectro de onda de Pierson-Moskowitz com base em dados obtidos a nordeste da bacia de Santos, região do pré-sal brasileiro. De forma a reduzir a complexidade do estudo, avalia-se o dano a fadiga de somente um estado de mar com altura significativa de onda de 4,94 metros e período de cruzamento zero de 11 segundos. Para o cálculo da vida em fadiga utiliza-se a abordagem baseada em tensões, com o uso de curvas S-N apropriadas para cada detalhe do sistema. A contagem dos ciclos de carregamento é feita com o método Rainflow com o acúmulo de dano sendo feito de forma linear a partir da regra de Palmgren-Miner. Ao final do estudo, é feita uma discussão qualitativa acerca do impacto que os parâmetros de design do modelo numérico tem no resultado obtido. Além disso, conclui-se que apesar da lâmina de água elevada, efeitos de onda ainda podem ser um ponto de atenção no sistema de poço no contexto de fadiga de onda, em que potenciais pontos críticos são: primeiro conector do sistema de condutor e casing, em geral situado em até 15 metros abaixo do leito marinho, corpo do condutor e casing em regiões em cerca de 10 metros de profundidade abaixo do leito marinho, pontos próximos da junta inferior flexível no riser e na região próxima do nível médio do mar, na qual as ondas irão incidir diretamente sobre a coluna de perfuração. Conclui-se também que a redução da vida do sistema de poço em virtude da diferença de geometria pode chegar a ser da ordem de 50%, sendo imprescindível um estudo detalhado para avaliar alternativas semelhantes. Por fim, de acordo com a discussão qualitativa feita, chegou-se à conclusão de que um estudo dessa natureza é altamente sensível aos parâmetros usados na modelagem, de forma que é imperativo ter disponível dados confiáveis dos equipamentos a serem utilizados e da região a ser operada de forma a se reduzir o conservadorismo e representar da forma mais fiel a situação real | - |
| Descrição: dc.description | In the perspective of the technological advances that has made possible the reduction of costs of the necessary structures for oil exploration in pre-salt region combined with the possibility of drilling wells in regions of grater water depths, this work objective is to assess the damage generated by wave loading – first order fatigue – in a drilling riser in a theoretical region with 3048 meters of water depth with the support of finite element based tools. Specifically, the focus of the study is to analyse the global behaviour of the system during wave loading, identify possible critical spots and compare two different well systems with distinct geometries. An irregular wave approach is used, with a Pierson-Moskowitz wave spectrum based on data obtained at Northern of Santos basin, at the pre-salt of Brazil. In order to reduce the complexity of the study, only one seastate is assessed with significant wave height of 4,94 meters and zero-up crossing period of 11 seconds. Fatigue life is calculated based on the stress approach, based on adequate S-N curves for each detail of the system. Cycle counting is made using Rainflow counting method and damage summation is done by a linear approach using Palmgren-Miner rule. At the end, a qualitative discussion is done relative to the impact of each parameter in the design of the numerical model in the final results. Additionally, it is concluded that in spite of the great water depth, wave effects have potential to be critical for the well system in a wave fatigue situation, where critical spots are: first connector of the conductor and casing system, generally located around 12 meters below mudline, conductor and casing body in depths in the range of 5 to 10 meters below mudline, regions near the lower flex joint for the riser system and near the mean sea level, specifically near the splash zone. Another conclusion is that the reduction of the fatigue life of the well as a consequence of different geometries can be in the order of 50%, being necessary a detailed fatigue study to assess similar alternatives. The implication of the qualitative discussion is that a study of this nature is highly dependent of the parameters used in the model, therefore, it is imperative to have reliable data about the equipment disposable and the region to be drilled in order to reduce the conservatism and represent as close as possible the real situation | - |
| Formato: dc.format | application/pdf | - |
| Idioma: dc.language | pt_BR | - |
| Direitos: dc.rights | Open Access | - |
| Direitos: dc.rights | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ | - |
| Direitos: dc.rights | CC-BY-SA | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Riser de perfuração | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Fadiga de onda | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Fadiga de primeira ordem | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Engenharia mecânica | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Riser | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Fadiga (Engenharia) | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Método dos elementos finitos | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Drilling riser | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Wave fatigue | - |
| Palavras-chave: dc.subject | First order fatigue | - |
| Título: dc.title | Estudo de fadiga de onda em um riser de perfuração situado em águas ultraprofundas | - |
| Tipo de arquivo: dc.type | Trabalho de conclusão de curso | - |
| Aparece nas coleções: | Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense - RiUFF | |
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