Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2016. / Submitted by Camila Duarte (camiladias@bce.unb.br) on 2017-02-02T16:03:41Z No. of bitstreams: 1 2016_MatheusZegattieSilva.pdf: 9341825 bytes, checksum: 78f4c2e143358fcb5cba0f2ed0392bf4 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2017-02-03T20:06:30Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_MatheusZegattieSilva.pdf: 9341825 bytes, checksum: 78f4c2e143358fcb5cba0f2ed0392bf4 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-03T20:06:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_MatheusZegattieSilva.pdf: 9341825 bytes, checksum: 78f4c2e143358fcb5cba0f2ed0392bf4 (MD5) / Neste trabalho é apresentado um estudo sobre a influência do desgaste na vida à fadiga de conectores e elos de linhas de ancoragem de plataformas petrolíferas offshore. O excessivo desgaste observado em componentes que falharam prematuramente levantou a suspeita do desgaste ser um dos fatores que possa estar causando uma diminuição na vida à fadiga. Por meio de uma simplificação do problema tridimensional, analisam-se duas configurações de contato bidimensionais presentes na interação entre elos e conectores. São realizados inicialmente estudos comparativos de resultados numéricos e analíticos com o intuito de validar a modelagem numérica inicial das configurações de contato. Para realizar essa análise utiliza-se a Teoria de Hertz de contato entre corpos elásticos, assim como o potencial de Muskhelishvili. Realiza-se também um estudo elasto-plástico de um deslocamento recíproco, onde importantes constatações são feitas em torno da máxima pressão de contato e do comprimento do semi-arco de contato. Nessa mesma análise verifica-se que o momento que antecede o escorregamento total dos corpos é o mais crítico, pois é onde são observadas as maiores tensões e deformações plásticas no corpo. Ao final desta análise verifica-se que o modelo de Archard utilizado para estimar o volume global de desgaste, revelou-se ser mais conservador do que o modelo da Energia Dissipada. Em outra análise, a retirada de material das superfícies é realizada por meio da implementação da subrotina UMESHMOTION no programa de análise de elementos finitos, Abaqus. Através dessa subrotina computa-se o desgaste local em cada nó da malha que experimenta uma pressão normal de contato e um deslizamento relativo. Devido à observação da diminuição nos valores das tensões e deformações à medida que um maior volume de material é retirado pelo desgaste, verifica-se um aumento na vida à fadiga prevista pelo modelo de Smith-Watson-Topper (SWT). Portanto, observa-se que para ambas as configurações de contato observadas no contato entre elos e conectores, a vida à fadiga, pelo menos inicialmente (primeiros 5000 ciclos), é afetada positivamente pelo desgaste. É possível que para um número maior de ciclos, ou seja, para um maior volume de material retirado pelo desgaste, a redução da secção transversal seja um fator determinante na previsão da vida. / This work presents a study about the influence of wear in the fatigue life of connectors and chain links employed in the mooring lines of offshore platforms. The high rates of wear observed in components that have failed prematurely, brought up the issue that wear could possibly be one of the factors that is reducing the fatigue life. Through a simplification of the 3D problem, two 2D contact configurations present in the interaction of chain links and connectors are analyzed. Initially a comparison of analytical and numerical results is carried out in order to validate the numerical modeling of both contact geometries. To compute the analytical results, both the Hertz theory for elastic bodies and the Muskhelishvili potential were used. Furthermore, an elasto-plastic analysis of a reciprocate displacement is also carried out, where interesting changes are noticed on the maximum normal contact pressure and in the contact half-width. In the same analysis is verified that the moment that precedes the slip between the bodies is the most critical because is where the highest stresses and equivalent plastic strains are observed. In the end of this analysis, a global wear volume estimation is made, where the Archard wear model showed to be more conservative than the Energy Dissipated model. In another analysis, the material removal is carried out by an subroutine implementation (UMESHMOTION) within the finite element analysis program Abaqus. By means of this subroutine, the local wear can be computed in each element nodal of the surfaces that experiences a normal contact pressure and a relative displacement. Due to the decrease observed in the values of stresses and strains as wear takes place, an increase in the fatigue life predicted by the Smith-Watson-Topper (SWT) model is verified. Therefore, is noticed that for both contact configurations present in the contact interaction of chain links and connectors, the fatigue life, at least initially (first 5000 cycles), is positively affected by the wear. It’s possible that for a higher number of cycles, in other words, a higher amount of material removal, the reduction in the cross sectional area turns to be a determinant factor in the life estimation.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2015. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2016-01-05T15:01:51Z No. of bitstreams: 1 2015_LúcioGomesNascimento.pdf: 2249464 bytes, checksum: fafa46e2083c147b160da6586473ec64 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2016-01-15T15:55:08Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_LúcioGomesNascimento.pdf: 2249464 bytes, checksum: fafa46e2083c147b160da6586473ec64 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-01-15T15:55:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_LúcioGomesNascimento.pdf: 2249464 bytes, checksum: fafa46e2083c147b160da6586473ec64 (MD5) / O padrão de escoamento das golfadas severas existentes em sistemas pipeline-riser acoplados a separadores submarinos do tipo VASPS, implementados na prospecção de petróleo offshore, é caracterizada por ser do tipo instável. Uma vez que este padrão apresenta flutuações na produção, o nível de líquido no interior do VASPS muda de acordo com a frequência de produção. Além disso, ele pode causar danos permanentes à bomba do tipo BCS (bomba centrífuga submersa) inserida no fluido, ou prejudicar a eficiência da separação, produção e ainda assim prejudicar o escoamento de gás derivado do escoamento multifásico do poço. São definidos dois critérios de estabilidade em função das transições nos padrões de escoamento característicos para a estabilidade ou não do sistema de separação e produção. São fixados valores constantes para a velocidade superficial de líquido (VSL) e para as razões de ar e água (RGO) a fim de serem analisados e estudados os padrões de escoamento de acordo com cada critério atendido (eliminação ou redução das golfadas severas) e, portanto, obter os pontos de operação ideais entre as vazões e as pressões características para a manutenção de escoamento permanente de acordo com o controle da válvula de estrangulamento e/ou controle na pressão do separador. Para cada valor fixado os resultados se comportam de maneira diferente em relação ao anterior, devido a mudança do escoamento ser significativa. A partir dos resultados podem ser obtidas as equações empíricas em função dos pontos de operação ideais para a estabilidade da separação e produção multifásica e finalmente poder acoplá-las ao controle do sistema através dos mecanismos existentes. / The flow pattern of the severe slugging in pipes coupled to subsea separators type VASPS, implemented on offshore oil drilling is unstable. Once this pattern features fluctuating flow in the production, the level of liquid within the present VASPS changes according to the frequency of production. Beyond this it may cause permanent damage to the pump type ESP (electrical submersible pump) inserted in the fluid, or impair the efficiency of production separation and yet it harm the derived gas of the multiphase flow from the well. Two criteria of stability are defined in terms of the transitions of the characteristics flow patterns in relation to the flow separation and the current production system. They are fixed constant values for the superficial liquid velocity (VSL) and the air-water ratios (RGO) to be analyzed and studied the flow patterns according to each criterion attended (elimination or reduction of severe slugging flow) and thus get optimum operating points between the characteristic pressures and the flow rates for maintaining permanent flow according to the control of the choke valve and/or through control the pressure in the separator. For each set values results behave differently in relation to the previous, because the change of the flow is significant. From the results one can obtain empirical equations as a function of the optimal operating points for the stability of the separation and the multiphase flow production, and finally to associate them to the control system via existing mechanisms.

Submitted by Elizabete Silva (elizabete.silva@ufes.br) on 2015-10-02T19:38:15Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) PLANEJAMENTO DA LOGÍSTICA DE SUPRIMENTO DE PLATAFORMAS OFFSHORE POR MEIO DE UM MODELO MATEMÁTICO 2L-CVRP COM FROTA HETEROGÊNEA E EQUILÍBRIO NÁUTICO.pdf: 4092400 bytes, checksum: 2f3e443433630154f11373b75d34eaa9 (MD5) / Approved for entry into archive by Morgana Andrade (morgana.andrade@ufes.br) on 2016-01-07T14:51:32Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) PLANEJAMENTO DA LOGÍSTICA DE SUPRIMENTO DE PLATAFORMAS OFFSHORE POR MEIO DE UM MODELO MATEMÁTICO 2L-CVRP COM FROTA HETEROGÊNEA E EQUILÍBRIO NÁUTICO.pdf: 4092400 bytes, checksum: 2f3e443433630154f11373b75d34eaa9 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-01-07T14:51:32Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) PLANEJAMENTO DA LOGÍSTICA DE SUPRIMENTO DE PLATAFORMAS OFFSHORE POR MEIO DE UM MODELO MATEMÁTICO 2L-CVRP COM FROTA HETEROGÊNEA E EQUILÍBRIO NÁUTICO.pdf: 4092400 bytes, checksum: 2f3e443433630154f11373b75d34eaa9 (MD5) Previous issue date: 2015 / CAPES / O petróleo é um importante recurso no mundo atual e sua exploração no Brasil se baseia, sobretudo, na exploração em águas profundas, para a qual são implantadas plataformas offshore. Como estas plataformas estão distantes da costa brasileira e isoladas, é fundamental planejar a logística de suprimento, que inclui, entre outros elementos, as embarcações de apoio offshore, as quais são responsáveis por abastecer as plataformas e constituem um recurso caro. Nos sistemas logísticos, é essencial planejar e gerenciar as atividades de transportes de cargas, pois os custos relativos ao transporte representam uma grande parcela dos custos logísticos totais. Portanto, no contexto analisado, é importante minimizar os custos de transporte por meio de um eficiente planejamento dos navios de suprimento. Nesse sentido, há dois aspectos centrais na gestão de distribuição logística: problemas de roteamento de veículos, usados para determinar a rota ótima, e problemas de carregamento, usados para definir a melhor maneira de carregar mercadorias dentro dos veículos utilizados no transporte. Visando a criação de rotas e a arrumação bidimensional de cargas, foi proposto na literatura o Problema de Roteamento de Veículos Capacitados com Restrições de Carregamento Bidimensional (Capacitated Vehicle Routing Problem with Two-dimensional Loading Constraints – 2L-CVRP). Esta dissertação tem por objetivo propor um modelo matemático de Programação Linear Inteira Mista baseado no 2L-CVRP aplicado ao planejamento da logística de suprimento de plataformas offshore para criar rotas considerando o equilíbrio náutico e a melhor arrumação das cargas no convés, denominado Weight Balance Two-Dimensional Loading Heterogeneous Fleet Vehicle Routing Problem (WB2L-HFVRP). Este modelo se diferencia por considerar frota heterogênea e utilizar uma função objetivo que visa minimizar o número de navios, a distância navegada e a diferença entre os pesos distribuídos entre os bordos do navio. Testes em instâncias baseadas em dados reais da Petrobras foram feitos no CPLEX 12.6 e mostraram uma redução de até 25% em relação à distância real navegada. / Oil is an important resource in today's world and its exploitation in Brazil is based mainly on deepwater exploration, for which offshore platforms are deployed. As these platforms are isolated and distant from the Brazilian coast, it is essential to plan the supply logistics, which includes, among other elements, the offshore support vessels, which are responsible for supplying the platforms and are an expensive resource. On logistics systems, is essential to plan and manage the activities of freight transport, because the transport costs represent a large portion of total logistics costs. Therefore, in the analyzed context, it is important to minimize transportation costs through efficient planning of the supply vessel. In this sense, there are two central aspects in the management of logistics distribution: Vehicle Routing Problems, used to determine the optimal route, and Loading Problems, used to define the best way of carrying goods in vehicles used for transport. Aiming to create routes and the two-dimensional storage of cargo, has been proposed in the literature the Capacitated Vehicle Routing Problem with Two-dimensional Loading Constraints (2L-CVRP). This essay aims to propose a mathematical model of Mixed Integer Linear Programming based on 2L-CVRP applied to planning the supply logistics of offshore platforms to create routes considering the nautical balance and better storage of cargo on deck, named Weight Balance Two-Dimensional Loading Heterogeneous Fleet Vehicle Routing Problem (WB2L-HFVRP). This model differs from other models because it considers heterogeneous fleet and uses a objective function that aims to minimize the number of ships, sailed distance, and the difference between the weights distributed between the sides of the ship, the nautical balance. Tests on instances based on real data from Petrobras were made in CPLEX 12.6 and showed a reduction of up to 25% compared to the actual sailed distance.

Offshore oil platforms are used for the exploitation and production of hydrocarbons and consist of a processing plant and a utility plant. The oil and gas industry operations are energy-intensive and, in the case of offshore platforms, the need to decrease energy consumption and reduce CO2 emissions has increased. In the oil and gas industry, the ISO 50001 standard promotes the implementation of energy management systems and proposes indicators based on energy. Interestingly, after several decades of knowledge of the concept of exergy, this has not been formally implemented in the programs and strategies of the oil and gas industry organizations. In this research, the implementation of the exergy method and the carbon capture and storage strategy for the assessment of the performance of a floating, production and storage offloading units FPSO is proposed. FPSO platforms and their processing and utility plants may have different configurations depending on, among others, the reservoir characteristics and production requirements. The possible configurations can therefore be numerous. In this sense, some operation scenarios based on different well-fluid compositions and operation modes are studied. The platform models are developed and simulated using the software Aspen HYSYS®. Results show that, on average, the reduction of 88.8% in CO2 emissions is penalized with a reduction in exergy efficiency of 1.7 points. Further, results allow a better understanding of exergy and environmental performance of the FPSO. / Plataformas de petróleo offshore são utilizadas para a exploração e produção de hidrocarbonetos e consistem em uma planta de processamento e uma planta de utilidade. As operações da indústria de petróleo e gás são de energia intensiva e, no caso de plataformas offshore, é necessário cada vez mais diminuir o consumo de energia e reduzir as emissões de CO2. Na indústria de petróleo e gás, a norma ISO 50001 promove a implementação de sistemas de gestão de energia e propõe indicadores baseados em energia. Entretanto, após várias décadas de conhecimento do conceito de exergia, este não foi formalmente implementado nos programas e estratégias das organizações da indústria de petróleo e gás. Neste trabalho, propõe-se a implementação da análise exergética e a estratégia de captura e armazenamento de carbono para a avaliação do desempenho de unidades flutuantes, de produção, de armazenamento e transferência FPSO. As plataformas FPSO e suas plantas de processamento e utilidade podem ter diferentes configurações dependendo, entre outras, das características do reservatório e dos requisitos de produção. As configurações possíveis podem, portanto, ser numerosas. Neste sentido, são estudados alguns cenários de operação baseados em diferentes composições dos fluidos do poço e em três modos de operação. Os modelos de plataforma são desenvolvidos e simulados usando o software Aspen HYSYS®. Os resultados mostram que, em média, a redução de 88,8% nas emissões de CO2 é penalizada com uma redução da eficiência exergética de 1,7 pontos. Além disso, os resultados permitem uma melhor compreensão da exergia e desempenho ambiental do FPSO.

Submitted by Rosina Valeria Lanzellotti Mattiussi Teixeira (rosina.teixeira@unisantos.br) on 2016-09-06T13:13:22Z No. of bitstreams: 1 Rosana dos Santos Oliveira.pdf: 1300600 bytes, checksum: 08a15ab1298524e9d3a5732845944bba (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-06T13:13:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rosana dos Santos Oliveira.pdf: 1300600 bytes, checksum: 08a15ab1298524e9d3a5732845944bba (MD5) Previous issue date: 2016-06-17 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Esta investigación tiene como objetivo examinar si, en el caso de la contaminación del mar por la cuestión del petróleo causado por Chevron Brasil y contrató a Transocean se aplicó de manera efectiva a la Teoría Integral de Riesgos, la asunción de la responsabilidad ambiental en el sistema jurídico brasileño, ya que en benefician a la sociedad y el medio ambiente, no fue la celebración de un Término de Ajuste de Conducta (TAC), que, a su vez, condicionada al compromiso de los contaminadores para reparar y compensar el daño a la extinción de los casos civiles con una resolución de mérito. Este hecho derivó el debate en cuanto a la aplicación deliberada de la Teoría Integral de Riesgos, en los gustos de responsabilidad en caso de Chevron, o si lo había, de hecho, la relativización con respecto al uso de la teoría. / Esta pesquisa visa a analisar se, no caso de poluição do mar pela emissão de óleo causada pela Chevron Brasil e a contratada Transocean foi, efetivamente, aplicada a Teoria do Risco Integral, pressuposto da Responsabilidade Civil Ambiental no ordenamento jurídico brasileiro, vez que, em benefício da sociedade e do meio ambiente, houve a celebração de um Termo de Ajustamento de Conduta (TAC), que, por sua vez, condicionou o comprometimento das empresas poluidoras em reparar e compensar o dano à extinção dos processos cíveis com resolução do mérito. Desse fato, derivou o debate quanto à deliberada aplicação da Teoria do Risco Integral, na seara da responsabilidade civil, no Caso Chevron, ou se houve, na verdade, a relativização quanto ao emprego da Teoria.

Offshore oil platforms are used for the exploitation and production of hydrocarbons and consist of a processing plant and a utility plant. The oil and gas industry operations are energy-intensive and, in the case of offshore platforms, the need to decrease energy consumption and reduce CO2 emissions has increased. In the oil and gas industry, the ISO 50001 standard promotes the implementation of energy management systems and proposes indicators based on energy. Interestingly, after several decades of knowledge of the concept of exergy, this has not been formally implemented in the programs and strategies of the oil and gas industry organizations. In this research, the implementation of the exergy method and the carbon capture and storage strategy for the assessment of the performance of a floating, production and storage offloading units FPSO is proposed. FPSO platforms and their processing and utility plants may have different configurations depending on, among others, the reservoir characteristics and production requirements. The possible configurations can therefore be numerous. In this sense, some operation scenarios based on different well-fluid compositions and operation modes are studied. The platform models are developed and simulated using the software Aspen HYSYS®. Results show that, on average, the reduction of 88.8% in CO2 emissions is penalized with a reduction in exergy efficiency of 1.7 points. Further, results allow a better understanding of exergy and environmental performance of the FPSO. / Plataformas de petróleo offshore são utilizadas para a exploração e produção de hidrocarbonetos e consistem em uma planta de processamento e uma planta de utilidade. As operações da indústria de petróleo e gás são de energia intensiva e, no caso de plataformas offshore, é necessário cada vez mais diminuir o consumo de energia e reduzir as emissões de CO2. Na indústria de petróleo e gás, a norma ISO 50001 promove a implementação de sistemas de gestão de energia e propõe indicadores baseados em energia. Entretanto, após várias décadas de conhecimento do conceito de exergia, este não foi formalmente implementado nos programas e estratégias das organizações da indústria de petróleo e gás. Neste trabalho, propõe-se a implementação da análise exergética e a estratégia de captura e armazenamento de carbono para a avaliação do desempenho de unidades flutuantes, de produção, de armazenamento e transferência FPSO. As plataformas FPSO e suas plantas de processamento e utilidade podem ter diferentes configurações dependendo, entre outras, das características do reservatório e dos requisitos de produção. As configurações possíveis podem, portanto, ser numerosas. Neste sentido, são estudados alguns cenários de operação baseados em diferentes composições dos fluidos do poço e em três modos de operação. Os modelos de plataforma são desenvolvidos e simulados usando o software Aspen HYSYS®. Os resultados mostram que, em média, a redução de 88,8% nas emissões de CO2 é penalizada com uma redução da eficiência exergética de 1,7 pontos. Além disso, os resultados permitem uma melhor compreensão da exergia e desempenho ambiental do FPSO.