Tesis
Análisis de cargas para la instalación de risers flexibles empleados para producir hidrocarburos en campos petroleros en aguas profundas mediante modelado con elementos finitos.
Fecha
2017-09-12Registro en:
Dionicio Bravo Sergio Daniel.Análisis de cargas para la instalación de risers flexibles empleados para producir hidrocarburos en campos petroleros en aguas profundas mediante modelado con elementos finitos. Tesis (Maestría en Ciencias en Ingeniería Mecánica). Ciudad de México, Instituto Politécnico Nacional, Sección de Estudios de Posgrado e Investigación, Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, Unidad Zacatenco.2016. 107p.
Autor
Dionicio Bravo, Sergio Daniel
Institución
Resumen
Los riser flexible son utilizados en la extracción de hidrocarburos en aguas profundas, las propiedades estructurales de las capas que componen la tubería flexible de los riser los hace idóneos para condiciones de trabajo con cargas dinámicas debido a corrientes o mareas, a diferencia de tubería rígida utilizada en condiciones totalmente diferentes a estas. Los criterios para sus diseños se basan en las condiciones donde se utilizarán, por tanto, cada riser es diferente a otros. Su diseño se basa en algunas condiciones como profundidades, cargas dinámicas por mareas o corrientes, hidrocarburos que transporta, presiones hidrostáticas, esto es en su operación, sin embargo, también se toma en cuenta las cargas durante la instalación; durante ese proceso se presentan cargas de aplastamiento producidas por los tensionadores que lo descienden al lecho marino, sino se tiene cuidado con estas cargas el riser puede colapsar, también puede haber fallas por flexión al pasar en las rieles de instalación o daños en la capa externa de polímero al tener contacto con cable o equipo de instalación.
Por tal motivo, este trabajo se centró en el comportamiento de la tubería flexible al ser aplastadas por los tensionadores, en especial en la carcasa interna que es la encargada de resistir dichas cargas. Para el desarrollo de este trabajo se hace una investigación de la tubería flexible del riser y se crea un modelo numérico de elementos finitos y uno analítico, logrando con esto, una comparación de resultados y discusión de los mismos. Obteniendo como resultado que un modelo analítico se acerca a los resultados obtenido por los numéricos, sin embargo es necesario desarrollar un modelo que permita adoptar mejor las características de la tubería de riser flexibles, y en lo numérico queda demostrado que no es necesario modelar todas las capas, simplemente hacer uno que contenga las armaduras que aportan resistencia a las cargas de aplastamiento.
Abstract.
Flexible risers are used in the extraction of hydrocarbons in deep waters, the structural properties of the layers that integrate the flexible riser pipes idiosyncratic for working conditions with dynamic loads by tidal currents, a difference of rigid pipe used In conditions totally different from these. The designs criteria are based on the conditions where it is used, therefore each riser is different from others. Its design is based on some conditions such as depths, dynamic loads by tides or currents, hydrocarbons that transports, hydrostatic pressures in its operation, however also takes into account the loads during installation. During this process there are crushing loads by the tensioners that descend to the seabed, but it’s necessary to be carfule with these loads because the riser can collapse, there can also be bending faults when passing on the installation rails, or damage to the outer layer polymer when having contact with the cable or installation equipment.
Therefore this work focused on the flexible pipe behavior in crushing by tensioners, especially in the internal carcass that is responsible for resisting these loads. For the development of this work is an investigation of the flexible tubing of the shelf and creates a numerical model of finite elements and an analytical one, achieving with this, a comparison of results and a discussion thereof. Obtaining as a result an analytical model about the results obtained by the numbers, nevertheless it is necessary to develop a model that better take advantage of the flexible riser pipe characteristics, and in the numerical it is proved that it is not necessary model all the Layers, Simply make it contain weapons that resist crushing loads.