Un enfoque acoplado de metodología de elementos finitos global/local para evaluar la vida de fatiga de risers flexibles unidos a plataformas flotantes para la producción de petróleo en aguas profundas
Autores: Alves, Monique de Carvalho; Corrêa, Fabrício Nogueira; de Sousa, José Renato Mendes; Jacob, Breno Pinheiro
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Un enfoque acoplado de metodología de elementos finitos global/local para evaluar la vida de fatiga de risers flexibles unidos a plataformas flotantes para la producción de petróleo en aguas profundas
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Estudio
Elemento finito
Metodología
Aguas profundas mar adentro
Risers flexibles
Análisis acoplados
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 33
Citaciones: Sin citaciones
Este estudio presenta una metodología híbrida de Elementos Finitos (FE) para analizar sistemas de producción flotantes de petróleo y gas en aguas profundas. En estos sistemas, los risers flexibles transportan la producción y están conectados a un balcón en un lado de la plataforma. La metodología propuesta acopla, de manera rentable, el modelo hidrodinámico de la plataforma con el modelo FE que representa los risers y las líneas de amarre, considerando todas las interacciones dinámicas no lineales. Los resultados obtenidos y el rendimiento computacional asociado se comparan entonces con aquellos de análisis tradicionales no acoplados, que pueden presentar resultados inexactos para escenarios de aguas profundas, y de análisis completamente acoplados que pueden requerir altos costos computacionales. Además, se presta especial atención a integrar análisis de esfuerzos globales y locales para calcular la resistencia a la fatiga del riser flexible. Los resultados demuestran que los análisis globales acoplados capturan adecuadamente el comportamiento asimétrico debido a que todos los risers están conectados a un lado de la plataforma, lo que resulta en una distribución más precisa del daño por fatiga en comparación con la metodología no acoplada. Además, la vida útil de la fatiga se ve significativamente afectada al considerar adecuadamente los efectos de acoplamiento.
Descripción
Este estudio presenta una metodología híbrida de Elementos Finitos (FE) para analizar sistemas de producción flotantes de petróleo y gas en aguas profundas. En estos sistemas, los risers flexibles transportan la producción y están conectados a un balcón en un lado de la plataforma. La metodología propuesta acopla, de manera rentable, el modelo hidrodinámico de la plataforma con el modelo FE que representa los risers y las líneas de amarre, considerando todas las interacciones dinámicas no lineales. Los resultados obtenidos y el rendimiento computacional asociado se comparan entonces con aquellos de análisis tradicionales no acoplados, que pueden presentar resultados inexactos para escenarios de aguas profundas, y de análisis completamente acoplados que pueden requerir altos costos computacionales. Además, se presta especial atención a integrar análisis de esfuerzos globales y locales para calcular la resistencia a la fatiga del riser flexible. Los resultados demuestran que los análisis globales acoplados capturan adecuadamente el comportamiento asimétrico debido a que todos los risers están conectados a un lado de la plataforma, lo que resulta en una distribución más precisa del daño por fatiga en comparación con la metodología no acoplada. Además, la vida útil de la fatiga se ve significativamente afectada al considerar adecuadamente los efectos de acoplamiento.