Metamodeling of structural failure:: case study of API S-135 steel tube cut in BOP. (2020)
- Authors:
- Autor USP: LUKIN, NIKOLAS - EP
- Unidade: EP
- Sigla do Departamento: PMR
- Subjects: MÉTODO DOS ELEMENTOS FINITOS; FRATURA DAS ESTRUTURAS; INTERPOLAÇÃO ESTATÍSTICA; EQUIPAMENTOS DA SONDA DE PERFURAÇÃO; COLUNAS DE PERFURAÇÃO
- Language: Inglês
- Abstract: Na exploração de petróleo offshore, o Sistema de Posicionamento Dinâmico (DPS) é necessário para manter a plataforma em um ponto fixo, independentemente da influência do ambiente. Em caso de falha do DPS, no entanto, uma eventual coluna de perfuração dentro do BOP (BlowOut Preventer) deve ser cortada para uma desconexão segura do poço. Portanto, é necessário um modelo virtual preciso e realista desse processo de falha. A análise de modelos numéricos, além de evitar testes experimentais complexos e caros, permite, por meio de ferramentas de pós-processamento, um entendimento detalhado de todas as fases do processo de falha. Em uma primeira etapa, o aço API S-135, material comumente usado na fabricação de colunas de perfuração, é caracterizado usando o modelo Johnson-Cook (J-C). Os parâmetros do material para o são obtidos a partir de ensaios experimentais de tração em amostras cilíndricas e em vigas de flexão de 3 pontos com diferentes raios de entalhe, cobrindo uma ampla gama de triaxialidades de tensão. Testes experimentais e simulações numéricas foram comparados por meio de curvas tensão-deformação, Correlação Digital de Imagem (DIC) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) para validar o modelo de material, o qual é aplicado para simular o processo de corte de tubos e prever a força necessária para o BOP cortar tubos de perfuração com geometrias diferentes. Em comparação com testes experimentais, essas simulações permitiram determinar os atritos internos do BOP, fornecendo também uma melhor compreensão do processo de corte aqui apresentado, coerente com imagens SEM de um tubo semelhante cortado no BOP. A força necessária para cortar um tubo de perfuração é tradicionalmente determinada por modelos analíticos e testes de comissionamento, que podem estar longe das condições reais.Dependendo das condições de contorno deste tubular, o BOP pode falhar em cortá-lo, o que pode levar a eventos catastróficos. Para tanto, um metamodelo é definido para prever as forças necessárias para o BOP cortar um tubo de perfuração API S-135 6.63'' 40.87ppf, com diferentes condições de contorno. Diferentes simulações em condições combinadas, incluindo tração e torque inicial, descentralização do tubo e desalinhamento do indentador, foram realizadas para encontrar a força necessária no indentador para cortar o tubo. Tais dados foram usados para desenvolver um metamodelo usando um algoritmo de aprendizado de máquina, levando a concluir que os atuais modelos de corte do BOP podem subestimar a força necessária para cortar o tubo em condições realistas.
- Imprenta:
- Data da defesa: 26.11.2020
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ABNT
LUKIN, Nikolas. Metamodeling of structural failure:: case study of API S-135 steel tube cut in BOP. 2020. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2020. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3151/tde-11022021-125916/. Acesso em: 21 maio 2024. -
APA
Lukin, N. (2020). Metamodeling of structural failure:: case study of API S-135 steel tube cut in BOP. (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3151/tde-11022021-125916/ -
NLM
Lukin N. Metamodeling of structural failure:: case study of API S-135 steel tube cut in BOP. [Internet]. 2020 ;[citado 2024 maio 21 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3151/tde-11022021-125916/ -
Vancouver
Lukin N. Metamodeling of structural failure:: case study of API S-135 steel tube cut in BOP. [Internet]. 2020 ;[citado 2024 maio 21 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3151/tde-11022021-125916/
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