Dimencionamento Mecânico

DIMENSIONAMENTO

MECÂNICO DO FLOWLINE

Universidade Federal Fluminense

Escola de Engenharia

Disciplina: ESTRUTURAS OFFSHORE

Aluno: Amanda Leão Silva

Niterói, Maio

2014

1. INTRODUÇÃO

                O petróleo produzido é escoado para as plataformas através de dutos, os quais podem ser rígidos ou flexíveis.

                Os dutos rígidos são constituídos por uma liga de aço, ou as vezes de titânio. Neste trabalho, foi usado um aço API 5L X65 (448 Mpa – 5MYS). A denominação para dutos pode variar de acordo com a região na qual este se encontra, como por exemplo o trecho que fica suspenso e é ligado até a plataforma é denominado de riser e o trecho que fica em contato com o solo marinho é denominado de duto submarino (pipeline, flowline).

                Os risers conectam os flowlines até as unidades flutuantes ou fixas. O transporte do óleo produzido para a costa, quando não são utilizados navios aliviadores, é realizado por meio de dutos rígidos também apoiados sobre o fundo, os quais são denominados de pipelines (gasodutos e oleodutos). Ambos, flowlines e pipelines são dutos sob carregamento estático que estão sujeitos somente à pressão hidrostática. Já os risers são dutos que estão sujeitos a carregamentos dinâmicos de ondas e correntes submarinas, e são geralmente montados na forma de catenária simples com a extremidade inferior apoiada no fundo e a superior tracionada na unidade flutuante.

1. OBJETIVOS

Este trabalho analisa uma coluna produtora que está ligada a uma plataforma fixa. Esta é ligada por uma sequência de flowlines e risers, que leva o fluido do poço produtor até uma plataforma Semi-submersível.

Analisa-se o dimensionamento mecânico do flowline em quatro diferentes pontos: uma inicial, dois pontos intermediários e um ponto final. O objetivo é calcular a espessura mínima para suportar os esforços onde o flowline estará submetido. Assim serão calculadas as pressões interna e externa.

1. DIMENSIONAMENTO DO FLOWLINE

3.1 Dados de Projetos

Os dados para o dimensionamento do flowline são mostrados na Tabela 1.

Parâmetros	Valor
Especificação do duto	API 5L X-65 UOE
Diâmetro externo	18”
Tensão de escoamento do material	448 MPa
Módulo de elasticidade do aço (E)	207 GPa
Coeficiente de Poisson	0,3
Fator de ovalização (fo)	0,03
Peso específico do óleo	950 kg/m3
Pressão de projeto	15 MPa
Temperatura de projeto	65 ºC
Profundidade da água	100 a 2000 m
Densidade da água	1030 kg/m3
Fator de fabricação (αfab)	0,85

                           

Tabela 1: Dados do problema

Adotou-se uma espessura adicional de 3 mm para levar em conta o eventual desgaste do material devido à corrosão.

3.2 Fatores de Classe de Segurança e de Projeto

Os fatores de projeto da DNV foram determinados da seguinte maneira:

        • O fator de resistência do material (γm) foi selecionado como 1,15

  • O fator de classe de segurança (γSC) foi selecionado como 1,138 e 1,308 para condições operacionais próximas da plataforma, nas quais os riscos são maiores.

  • O fator de resistência do material (αU) foi considerado como 0,96.

3.3 Pressão Interna

A determinação da pressão interna foi feita analisando-se as condições de operação e pressão de teste, onde a espessura mínima  de  parede do duto é dada por:

[pic 1]

Sendo: 

Pe : pressão externa, considerando a profundidade mínima;

Pb : pressão de ruptura;

t : espessura da parede do oleoduto;

γ m : fator de resistência do material;

γ sc : fator de resistência da classe de segurança;

Pli : pressão interna local incidente.

A pressão interna local incidente é calculada por:

[pic 2]

Sendo:

ρcont: densidade do conteúdo (óleo);

g: gravidade (9,81 m/s2);

P d : pressão de projeto;

γ inc: razão entre pressão interna local e a pressão de projeto, adotado como 1,1

h: diferença de altura entre o ponto inicial e o ponto de referência (coluna d´água real)

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