AVALIAÇÃO DA PRESSÃO DE COLAPSO DE DUTOS SUBMARINOS COM DANOS

No cenário atual de exploração e produção de petróleo no mundo, e principalmente no Brasil, estruturas como dutos rígidos submarinos desempenham um papel crucial na economia, logística e segurança do setor. Com os campos de petróleo situados em profundidades cada vez maiores, as pressões hidrostáticas impostas aos dutos são cada vez maiores e o dimensionamento desses quanto à falha por colapso e sua eventual propagação têm levado a paredes com grandes espessuras, gerando desafios na fabricação e instalação e custo elevado.
Importantes trabalhos foram desenvolvidos para dutos com D/t acima de 20 e com datas relativamente antigas. Nos últimos anos, poucos trabalhos podem ser encontrados sobre pressão de colapso de dutos com dentes e com razão diâmetro-espessura abaixo de 20. Comportamentos novos encontrados em pesquisas anteriores, juntamente com um número reduzido de publicações sobre o fenômeno de iniciação da propagação nos últimos anos serviram de motivação para o presente estudo. Esse trabalho propõe revisitar o estudo da resistência ao colapso de dutos indentados, aplicado a um cenário atual englobando dutos com paredes espessas.
Através do desenvolvimento de modelos numéricos que utilizam o método de elementos finitos e de testes experimentais realizados em laboratório, o presente trabalho propõe estudar a iniciação e propagação do colapso em dutos com danos em grandes profundidades. Testes experimentais em escala reduzida de colapso propagante foram realizados, considerando diferentes espessuras de parede e diferentes geometrias de dano. Testes de material foram realizados para caracterizar as propriedades mecânicas do material das amostras testadas. Os modelos numéricos desenvolvidos foram calibrados e uma correlação numérico-experimental foi obtida. Análises numéricas em software de elementos finitos foram realizadas para simular geometrias, danos e material não contemplados nos testes experimentais. Um estudo paramétrico foi desenvolvido utilizando geometrias de dutos submarinos comerciais, visando estudar a influência da geometria do dano nas pressões de colapso inicial de dutos com diferentes espessuras de parede. Observou-se grande influência da magnitude e forma do dente nas pressões de colapso do duto indentado, tanto experimental quanto numericamente. Para dutos com grandes danos, uma nova trajetória de equilíbrio estável foi observada após o colapso inicial – revelando um comportamento diferente do reportado na literatura. Através do estudo paramétrico realizado, foi possível propor um modelo simplificado para prever a pressão de colapso de dutos com danos do tipo dente a partir da medida de ovalização máxima da seção danificada, da razão D/t e da pressão de colapso do duto intacto.