APLICAÇÃO DA OTIMIZAÇÃO EM CONFIGURAÇÕES DE RISERS [thesis]

NICHOLAS DE ARAUJO G CASAPRIMA
AGRADECIMENTOS Agradeço ao meu orientador Ivan F. M. De Menezes por todo o suporte ao longo desse trabalho e pelas excelentes aulas que tive no curso de Engenharia Mecânica, sendo um dos grandes professores que conheci na PUC-Rio, e ao meu coorientador Paulo Henrique Cardoso também pelo suporte oferecido ao longo do trabalho. Agradeço à PUC-Rio e ao departamento de Engenharia Mecânica pelo curso que me proporcionou a oportunidade de me tornar engenheiro, me envolver com a vida acadêmica e
more » ... a acadêmica e conhecer grandes pessoas que hoje fazem parte da minha vida. Agradeço ao programa Ciência Sem Fronteiras, a University of New Hampshire e a Northeastern University, por terem me concedido uma excelente oportunidade internacional, me envolvendo na vida acadêmica e conhecendo excelentes pessoas. Agradeço muito aos meus pais, Enrique e Raquel, por terem feito de mim a pessoa que sou hoje, pelo exemplo de pessoa e de profissionais que sempre foram pra mim e por todo o apoio que me deram e sei que sempre darão na minha vida. Agradeço ao meu irmão, Felipe, por sempre ser meu maior parceiro em todos os momentos, independente de onde estivermos, por tudo que me ensinou (principalmente relacionado à música) e que vai me ensinar. Agradeço a todos os meus amigos, em especial meus irmãos de consideração da Velha Guarda, por todos os momentos compartilhados e risadas ao longo de todos esses anos, e meu irmão de consideração Lucas de Giuseppe (Lelé), pelas histórias compartilhadas e pelo suporte constante. Agradeço à minha família inteira, meu tio Vitor, meus primos Victor Hugo e Bernardo por terem feito parte dessa trajetória comigo. Agradeço por fim às bandas que ouço por sempre terem me passado mensagens positivas e me mantendo focado quando precisei. Em especial Neck Deep, pela importância que suas músicas tiveram em quem sou. ABSTRACT Application of optimization in Risers configurations The risers are an important component in the oil's production and exploration field. They are responsible for the oil's transportation from the reservoir to the floating units. The increasing demand for this product has led company to explore unknown areas with bigger challenges for the risers implementation. The increase of the water depth and the harsh environmental conditions lead to bigger technical challenges as, for example, the needs to decrease the acting force in the floating unit and the tensions. In response to that, new researches are being developed regarding risers, especially regarding their configurations. Different configurations are already being applied to different environmental conditions. The simplest one of them and, therefore, the most used one is the Free-Hanging. However, its implementation is complicated when it comes to ultra-deep waters, as the traction tension near the floating unit, the tension amplitude in the area near the bottom of the ocean, known as the Touchdown Zone (TDZ), and the compression along the riser can significantly increase, making this configuration more difficult to use. A solution studied in order to minimize the problems caused to this kind of configuration is to use a low density material, known as the hydrodynamic dampers (HD), to coat certain areas of the structure. The HD would induce controlled buckling in a more suitable region of the riser, at a certain distance from the TDZ, a critical area for the structure. In its study, two variables were used to determine its position: the initial point of the HD and their length. Therefore, the main goal of this project is to apply an optimization process in order to obtain these two variables that minimize the tension in the point where the riser meets the bottom of the ocean, known as the Touchdown Point (TDP). The minimization of the tension in the TDP will give the riser a better structural robustness, making this configuration feasible to scenarios that weren't possible before. The optimization method used was the Globalized Nelder-Mead and it showed a good response to the objective.
doi:10.17771/pucrio.acad.34721 fatcat:5fps24unnjdgtnwoa3wpay2e4y