Hydrostatic Collapse of Corroded Subsea Pipelines under External Pressure

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2025
Autor(a) principal: D'AGUIAR, Savanna Cristina Medeiros
Orientador(a): SILVA, Silvana Maria Bastos Afonso da
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: eng
Instituição de defesa: Universidade Federal de Pernambuco
Programa de Pós-Graduação: Programa de Pos Graduacao em Engenharia Civil
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Brasil
Palavras-chave em Português:
Corrosion
Subsea Pipelines
Collapse Pressure
Interacting defects
Complex defects
Finite Element
Link de acesso: https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/65025
Resumo: Dutos submarinos são propensos a falhas que podem resultar em perdas econômicas e desastres ambientais catastróficos. A corrosão se destaca como um dos mecanismos de falha mais comuns em dutos offshore. A expansão de redes de dutos em águas profundas e ultraprofundas requer o aprimoramento dos métodos de avaliação do colapso hidrostático de dutos submarinos corroídos sob pressão externa. Apesar da crescente relevância do tema nos últimos anos, ainda existem lacunas significativas, especialmente na estimativa da pressão de colapso de dutos com defeitos de corrosão interativos ou complexos. Os métodos semiempíricos atualmente disponíveis na literatura dependem de simplificações que levam a estimativas excessivamente conservadoras. Por outro lado, a acurácia e a precisão das simulações numéricas via Método dos Elementos Finitos (MEF) exigem um alto custo computacional e tempo de processamento, inviabilizando sua aplicabilidade em larga escala. Diante disso, esta pesquisa tem como objetivo desenvolver uma metodologia mais acurada para avaliação da integridade de dutos submarinos corroídos. Inicialmente, a resposta ao colapso de dutos submarinos com dois ou mais defeitos de corrosão é analisada utilizando MEF. Novos fatores de ajuste são propostos para melhorar a precisão das previsões de colapso para defeitos isolados e interagentes. Posteriormente, este trabalho investigou o colapso hidrostático de dutos submarinos com perfis de corrosão reais, e os resultados permitiram o desenvolvimento de uma nova metodologia para estimar a pressão de colapso desses dutos. A metodologia é validada por meio de extensas simulações numéricas via MEF, confirmando sua aplicabilidade a diferentes cenários. Os resultados obtidos fornecem importantes contribuições para a avaliação da integridade de dutos submarinos corroídos, uma vez que os fatores de ajuste e a metodologia propostos apresentaram alta precisão e acurácia, podendo ser incorporados como ferramentas práticas para a indústria de petróleo e gás e para pesquisas.
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Apesar da crescente relevância do tema nos últimos anos, ainda existem lacunas significativas, especialmente na estimativa da pressão de colapso de dutos com defeitos de corrosão interativos ou complexos. Os métodos semiempíricos atualmente disponíveis na literatura dependem de simplificações que levam a estimativas excessivamente conservadoras. Por outro lado, a acurácia e a precisão das simulações numéricas via Método dos Elementos Finitos (MEF) exigem um alto custo computacional e tempo de processamento, inviabilizando sua aplicabilidade em larga escala. Diante disso, esta pesquisa tem como objetivo desenvolver uma metodologia mais acurada para avaliação da integridade de dutos submarinos corroídos. Inicialmente, a resposta ao colapso de dutos submarinos com dois ou mais defeitos de corrosão é analisada utilizando MEF. Novos fatores de ajuste são propostos para melhorar a precisão das previsões de colapso para defeitos isolados e interagentes. Posteriormente, este trabalho investigou o colapso hidrostático de dutos submarinos com perfis de corrosão reais, e os resultados permitiram o desenvolvimento de uma nova metodologia para estimar a pressão de colapso desses dutos. A metodologia é validada por meio de extensas simulações numéricas via MEF, confirmando sua aplicabilidade a diferentes cenários. Os resultados obtidos fornecem importantes contribuições para a avaliação da integridade de dutos submarinos corroídos, uma vez que os fatores de ajuste e a metodologia propostos apresentaram alta precisão e acurácia, podendo ser incorporados como ferramentas práticas para a indústria de petróleo e gás e para pesquisas.Subsea pipelines are prone to failures that can result in catastrophic economic losses and environmental disasters. Corrosion stands out as one of the most common failure mechanisms in offshore pipelines. The expansion of pipeline networks in deep and ultra-deep waters requires improving the methods for evaluating the hydrostatic collapse of corroded submarine pipelines under external pressure. Despite the topic's growing relevance in recent years, there are still significant gaps, especially in estimating the collapse pressure of pipelines with interactive or complex corrosion defects. The semi-empirical methods currently available in the literature rely on simplifications that lead to excessively conservative estimates. On the other hand, the accuracy and precision of numerical simulations via the Finite Element Method (FEM) require a high computational cost and processing time, making their applicability on a large scale unfeasible. In view of this, this research aims to develop a more accurate methodology for evaluating the integrity of corroded submarine pipelines. Initially, the collapse response of subsea pipelines with two or more corrosion defects is analyzed using FEM. New adjustment factors are proposed to improve the accuracy of collapse predictions for isolated and interacting defects. Subsequently, this work investigated the hydrostatic collapse of subsea pipelines with real corrosion profiles, and the results allowed the development of a new methodology to estimate the collapse pressure of these pipelines. The methodology is validated through extensive numerical simulations via FEM, confirming its applicability to different scenarios. The results obtained provide important contributions to evaluating the integrity of corroded subsea pipelines since the proposed adjustment factors and methodology presented high precision and accuracy and can be incorporated as practical tools for the oil and gas industry and research.engUniversidade Federal de PernambucoPrograma de Pos Graduacao em Engenharia CivilUFPEBrasilhttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessCorrosionSubsea PipelinesCollapse PressureInteracting defectsComplex defectsFinite ElementHydrostatic Collapse of Corroded Subsea Pipelines under External Pressureinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisdoutoradoreponame:Repositório Institucional da UFPEinstname:Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)instacron:UFPEORIGINALTESE Savanna Cristina Medeiros D'aguiar.pdfTESE Savanna Cristina Medeiros D'aguiar.pdfapplication/pdf4907962https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/65025/1/TESE%20Savanna%20Cristina%20Medeiros%20D%27aguiar.pdf0f5958005009681b936e8b7b90812c43MD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; 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