Modelo sistémico para el estudio de sistemas petroleros marinos ante acciones dinámicas

Abstract

RESUMEN: El propósito de este trabajo de tesis es plantear un modelo sistémico para realizar estimaciones numéricas de las presiones sísmicas en áreas mar adentro teniendo en cuenta el efecto de las configuraciones del lecho marino y los materiales del suelo. Para este fin, el Método de Elemento de Frontera se usa para irradiar ondas, de modo que se pueden obtener densidades de fuerza para cada elemento de frontera. A partir de esta hipótesis, se implementa el Principio de Huygens ya que las ondas difractadas se construyen en la frontera desde el cual se irradian. La aplicación de condiciones de frontera nos permite determinar un sistema de ecuaciones integrales de tipo Fredholm de segundo tipo y orden cero. Se analizaron varios modelos, el primero se usó para validar la formulación propuesta. Otros modelos de configuraciones ideales de lecho marino se desarrollan para estimar los perfiles de presión sísmica en varios lugares. La influencia de la incidencia de las ondas P y SV también se destacó. En términos generales, se encontró que los materiales del suelo con altas velocidades de propagación de la onda generan campos de baja presión. La diferencia entre los valores máximos de presión obtenidos para un material de suelo con velocidad de onda de corte de β = 3000 m / s es aproximadamente 9 veces menor que la obtenida para un material con β = 90 m / s, para la incidencia de onda P, y 2.5 veces para el caso de las ondas SV. Estos resultados son relevantes porque el material del lecho marino tiene implicaciones directas sobre la presión de campo obtenida. Un hallazgo relevante es que la presión más alta de la onda sísmica debida a un terremoto en alta mar casi siempre se ubica en el lecho marino. ABTRACT: The purpose of this thesis is to obtain a systemic model to get numerical estimations of seismic pressures in offshore areas considering the effect of seabed configurations and soil materials. To this end, the Boundary Element Method is used to irradiate waves, so that force densities can be obtained for each boundary element. From this hypothesis, Huygens´ Principle is implemented since the diffracted waves are constructed at the boundary from which they are radiated. Application of boundary conditions allows us to determine a system of integral equations of Fredholm type of second kind and zero order. Various models were analyzed, the first one is used to validate the proposed formulation. Other models of ideal seabed configurations are developed to estimate the seismic pressure profiles at several locations. The influence of P- and SV-wave incidence was also highlighted. In general terms, it was found that soil materials with high wave propagation velocities generate low pressure fields. The difference between the maximum pressure values obtained for a soil material with shear wave velocity of β=3000 m/s is approximately 9 times lower than those obtained for a material with β=90 m/s, for the P-wave incidence, and 2.5 times for the case of SV-waves. These results are relevant because the seabed material has direct implications on the field pressure obtained. A relevant finding is that the highest seismic wave pressure due to an offshore earthquake is almost always located at the seafloor.