Orientador: Celso Kazuyuki Morooka / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-31T18:31:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ruivo_FabiodeMoraes_M.pdf: 17548495 bytes, checksum: 37226ee732961b5cf34474ae1de89655 (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: Nos últimos anos, o descomissionamento dos sistemas de produção offshore vem progressivamente ganhando importância no planejamento industrial e governamental. Embora vários trabalhos publicados avaliem algumas técnicas e os potenciais problemas e riscos relacionados ao final da vida produtiva desses sistemas, as operações de descomissionamento são relativamente inovadoras, principalmente nos campos brasileiros, pois só agora a indústria nacional está começando a lidar com o final da vida produtiva de seus campos de exploração e produção de petróleo e gás. Primeiramente, esta dissertação compreende uma revisão sobre a experiência internacional sobre o processo de descomissionamento baseada, principalmente, nas regiões do Mar do Norte (Reino Unido e Noruega) e Golfo do México (EUA). Após, apresenta qual seria a metodologia para se obter a 'Melhor Opção Factível para o Descomissionamento'. Na seqüência, são apresentadas as principais etapas do processo de descomissionamento, descrevendo-as. Finalmente, são discutidas algumas inferências sobre aspectos ambientais e econômicos envolvidos no processo de descomissionamento. Em suma, a principal intenção desta dissertação é motivar um amplo debate das questões tratadas e, também apresentar algumas das novas tendências em relação ao descomissionamento de instalações offshore / Abstract: Decommissioning offshore installations have been progressively increasing the concern of the industry, government and other stakeholders through the last years. Although several works published address to some techniques and to potential problems and risks related to cessation of the productive life of these systems, its decommissioning operations are in some extent an innovative issue. This is especially true in Brazilian's fields, since national industry is just beginning to deal with the end of productive life of its exploration and production petroleum and gas fields. Firstly, the present dissertation comprehends a review of decommissioning offshore international experience mainly based on European (UK and Norway) and North American (Gulf of Mexico) scenarios. Then, it presents which may be the methodology to achieve the 'Best Practicable Decommissioning Option. Following, the paper references to the main stages of decommissioning process, describes them. Finally, it is discussed some inferences about environmental and economics aspects involved in decommissioning process. To sum up, the main ambition of this dissertation is to stimulate debate about the pertinent issues as well illustrate some of the new trends concerning decommissioning offshore installations / Mestrado / Exploração / Mestre em Ciências e Engenharia de Petróleo

Orientador: Celso Kazuyuki Morooka / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica e Instituto de Geociências / Made available in DSpace on 2018-08-27T09:36:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_MarcusViniciusFranchidos_M.pdf: 2250280 bytes, checksum: 714679541259e76068e17573b7fb74b1 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: Vibrações Induzidas por Vórtices em dutos com vãos livres sujeitos a corrente marítima é um problema presente na indústria offshore. Embora significativos esforços tenham sido feitos para entender este complicado problema de interação fluido estrutura, a modelagem numérica para cálculo é ainda um grande desafio. O presente trabalho tem como objetivo principal caracterizar o comportamento dinâmico dos dutos em vãos livres sob os efeitos do fenômeno da vibração induzida por vórtices (VIV). A disponibilidade de diversos programas de cálculo de VIV para estruturas offshore esbeltas facilita a avaliação da vida útil dessas estruturas e reduz o custo de projetos. No entanto, um bom domínio das metodologias adotadas por programas utilizados na indústria e a consciência das limitações correspondentes a diferentes técnicas são fundamentais para que o analista faça uso adequado dessas ferramentas computacionais. Neste sentido, este trabalho faz uma revisão dos diferentes modelos para estimar as forças de VIV devidas à corrente marinha. Para isto, diferentes programas de computador foram utilizados para calcular as vibrações na direção transversal de incidência de corrente, provocadas pelo desprendimento de vórtices em um duto com vão livre. As simulações do comportamento dinâmico da parcela em vão livre do duto foram realizadas utilizando três abordagens, respectivamente: modelos hidrodinâmicos de força de VIV semi-empíricos, no domínio da frequência; modelos hidrodinâmicos de força de VIV semi-empíricos, baseados nos coeficientes de sustentação e número de Strouhal, no domínio do tempo e um modelo hidrodinâmico de wakeoscillator, no domínio do tempo. Os resultados das simulações são analisados através de comparações com dados experimentais. Além disso, as limitações da cada modelo são discutidas / Abstract: Vortex induced vibration (VIV) of free span pipeline subjecting to ocean current is a present problem in the offshore industry. Although significant efforts have done to understand this complicated fluid structure interaction problem, the numerical modeling and predicting is still a big challenge. The primary objective of this work is to characterize the dynamic behavior of pipelines with free span under the effects of the Vortex-Induced Vibration (VIV) phenomenon. Different models to estimate VIV forces due to sea current are discussed. For this purpose, different computer programs were used to predict vibrations in the transverse direction of the current incidence direction, caused by the vortex shedding in a free span of the pipeline. Simulations of the dynamic behavior of a free span portion of the pipeline were carried out by two approaches, respectively: semi-empirical hydrodynamic VIV force model, in frequency domain and, semi-empirical VIV force model based on the lift coefficient and Strouhal number, in time domain and a wake oscillator in time domain. Simulations results are analyzed through comparisons with experimental data and also limitations of the each model are discussed / Mestrado / Explotação / Mestre em Ciências e Engenharia de Petróleo

Thesis: M.S., Massachusetts Institute of Technology, Department of Ocean Engineering, 1979 / Bibliography: leaves 165-168. / by Jitendra N. Tandon. / M.S. / M.S. Massachusetts Institute of Technology, Department of Ocean Engineering

Thesis (M.S.)--Massachusetts Institute of Technology, Dept. of Civil Engineering, 1980. / MICROFICHE COPY AVAILABLE IN ARCHIVES AND ENGINEERING. / Bibliography: leaf 77. / by Reginald Van Lee. / M.S.

Thesis (M.S.)--Massachusetts Institute of Technology, Dept. of Civil Engineering, 1982. / MICROFICHE COPY AVAILABLE IN ARCHIVES AND ENGINEERING. / Bibliography: leaves 160-167. / by Mark David Bucknam. / M.S.

Thesis. 1978. Ph.D.--Massachusetts Institute of Technology. Dept. of Civil Engineering. / Vita. / Bibliography: leaves 253-273. / Ph.D.

Nonlinear free-surface flows generated by the motion of a surface-piercing body in an ideal fluid are studied. A numerical scheme employing a mixed Eulerian-Lagrangian approach and involving time stepping is used to simulate the flow. At each time step, the boundary value problem is solved using the Complex Boundary Element Method. The numerical performance of the method is studied by considering cases where the exact solution is known. Computational results for the impulsive wavemaker problem and the wedge entry problem for wedges of half-angles up to 15 degrees are presented. The obtained results are found to be in good agreement with existing analytical and numerical solutions. / Master of Science

[Truncated abstract] The hydrodynamics of wave impact on offshore structures is not well understood. Wave impacts often involve large deformations of water free-surface. Therefore, a wave impact problem is usually combined with a free-surface problem. The complexity is expanded when the body exposed to a wave impact is allowed to move. The nonlinear interactions between a moving body and fluid is a complicated process that has been a dilemma in the engineering design of offshore and coastal structures for a long time. This thesis used experimental and numerical means to develop further understanding of the wave impact problems as well as to create a numerical tool suitable for simulation of such problems. The study included the consideration of moving boundaries in order to include the coupled interactions of the body and fluid. The thesis is organized into two experimental and numerical parts. There is a lack of benchmarking experimental data for studying fluid-structure interactions with moving boundaries. In the experimental part of this research, novel experiments were, therefore, designed and performed that were useful for validation of the numerical developments. By considering a dynamical system with only one degree of freedom, the complexity of the experiments performed was minimal. The setup included a plate that was attached to the bottom of a flume via a hinge and tethered by two springs from the top one at each side. The experiments modelled fluid-structure interactions in three subsets. The first subset studied a highly nonlinear decay test, which resembled a harsh wave impact (or slam) incident. The second subset included waves overtopping on the vertically restrained plate. In the third subset, the plate was free to oscillate and was excited by the same waves. The wave overtopping the plate resembled the physics of the green water on fixed and moving structures. An analytical solution based on linear potential theory was provided for comparison with experimental results. ... In simulation of the nonlinear decay test, the SPH results captured the frequency variation in plate oscillations, which indicated that the radiation forces (added mass and damping forces) were calculated satisfactorily. In simulation of the nonlinear waves, the waves progressed in the flume similar to the physical experiments and the total energy of the system was conserved with an error of 0.025% of the total initial energy. The wave-plate interactions were successfully modelled by SPH. The simulations included wave run-up and shipping of water for fixed and oscillating plate cases. The effects of the plate oscillations on the flow regime are also discussed in detail. The combination of experimental and numerical investigation provided further understanding of wave impact problems. The novel design of the experiments extended the study to moving boundaries in small scale. The use of SPH eliminated the difficulties of dealing with free-surface problems so that the focus of study could be placed on the impact forces on fixed and moving bodies.

O estudo da dinâmica estrutural de risers oceânicos apresenta instigantes desafios aos pesquisadores da área da engenharia de estruturas, uma vez que os meios tradicionais de análises dinâmicas lineares nem sempre se ajustam às suas complexas particularidades. No atual estágio do desenvolvimento científico da área de engenharia de estruturas, a aplicação de técnicas de análise dinâmica não linear, dentro de determinadas hipóteses, mostra-se como uma das alternativas possíveis e viáveis à tradicional análise dinâmica linear. Com vistas a uma nova abordagem do problema, o presente trabalho adota uma metodologia de análise não linear dinâmica de risers oceânicos em configuração de lançamento de catenária, conjugada a uma técnica de processamento de Modelos de Ordem Reduzida para o estudo dos fenômenos dinâmicos manifestados por risers. Trata-se de um método de modelagem local, restrito à região de contato unilateral do riser com o solo, considerado este último um meio viscoelástico. Os resultados da aplicação desta metodologia são demonstrados nos estudos de caso apresentados com comparações com modelos numéricos (Método dos Elementos Finitos) e modelos físicos. / The dynamic study of offshore risers still demands large efforts from structural engineering researchers, since these systems may behave in a way that is not well modeled and understood using simply linear dynamic theories. Nevertheless, the current development stage of non linear dynamic theories gives hope that their use for the analyses of such systems can be of great value, even though, this must be carefully done specially by the analyst. The present work refers to a non linear dynamic methodology application to offshore risers, particularly steel catenary risers, by a technique known as reduced-order modeling, in the study of dynamic phenomena that these structures may present. The model is local, which means that it represents the touch-down zone of the riser-soil system. The soil modeling was presumed to be viscoelastic. The results obtained in case studies are compared with those from numerical (Finite Element Method) and small scale physical models.

Risers em configuração de catenária podem apresentar nível de tração muito baixo próximos ao fundo do mar. Isso pode ocorrer em algumas condições de lançamento, em que sua estrutura pode se configurar de forma quase vertical. Quando se trata de tubos flexíveis ou cabos umbilicais, a composição interna do riser contém armaduras helicoidais de tração. Essas podem induzir a ocorrência de giro axial quando o tubo é solicitado à tração. Se esse movimento não for permitido, surgirá um momento de torção na estrutura. O baixo nível de tração da configuração de catenária combinado com o momento de torção surgido durante o lançamento do riser pode levar a uma forma de instabilidade estrutural que culmina na formação de um laço. Isso é indesejável uma vez que, se existe o laço, dependendo dos esforços submetidos à linha, é possível que o laço se transforme em uma dobra, danificando a estrutura. O presente trabalho analisa as condições de formação de laços em configurações de catenária. Para isso, foram utilizados critérios de estabilidade aplicados a um modelo de elementos finitos, que leva em conta as não linearidades geométrica e de contato entre o riser e o solo. Foi utilizada uma formulação cinematicamente exata de elemento de viga através de uma descrição lagrangiana atualizada, que pode tratar de forma correta as grandes rotações que são impostas ao riser para induzir o surgimento do momento de torção. É mostrado que uma expressão analítica baseada na Fórmula de Greenhill pode prever o fenômeno com boa concordância com os resultados numéricos, mesmo considerando-se fenômenos como contato unilateral com atrito e correntezas marítimas. Além disso, foi feita uma análise paramétrica para prever a formação do laço para diversas geometrias de catenária, procurando generalizar as conclusões obtidas. / Catenary risers can show a very low tension level close to the seabed. This can occur in some launching conditions, in which the structure can be almost vertical. When dealing with flexible pipes or umbilical cables, their internal composition includes the helical tension armors. These can induce an axial rotation to the riser when it is tensioned. If this movement is constrained, a torsion moment will act upon the structure. The low tension level present in the catenary configuration combined with the torsion moment that occurs during the riser launching can lead to a structural instability, resulting in a loop formation. This is undesirable since, if the loop is present, depending on the loads applied to the riser it is possible that it turns into a kink, causing damage. The present work analyzes the loop formation conditions in catenary riser. For that, stability criteria were applied to a finite element model that takes into account the geometric nonlinearities and also the contact between the riser and the seabed. A kinematically-exact beam formulation was adopted, dealing correctly with the large rotations that are imposed to the riser, in order to induce the torsion moment. It is showed that an analytical expression based on Greenhills formula can predict the phenomenon with a good agreement with numerical results, even including phenomena as frictional unilateral contact and sea currents. Furthermore, a parametric analysis was done to predict the loop formation to some catenary geometries, in order to generalize the obtained conclusions.