APLICAÇÃO DE DUTOS SANDUÍCHE À EXPORTAÇÃO DE GÁS

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  • APLICAO DE DUTOS SANDUCHE EXPORTAO DE GS EM GUAS ULTRA-PROFUNDAS

    Cleferson Carlos Trajano Onias

    PROJETO DE GRADUAO SUBMETI-DO AO CURSO DE ENGENHARIA DE PETRLEO DA ESCOLA POLITCNICA DA UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE INTE-GRANTE DOS REQUISITOS NECESS-RIOS A OBTENO DO GRAU DE EN-GENHEIRO DE PETRLEO.

    Orientador: Prof. Ilson Paranhos Pasqualno, D.Sc.

    RIO DE JANEIRO, RJ BRASIL

    Novembro de 2012

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    APLICAO DE DUTOS SANDUCHE EXPORTAO DE GS EM GUAS ULTRA-PROFUNDAS

    Cleferson Carlos Trajano Onias

    PROJETO FINAL SUBMETIDO AO CORPO DOCENTE DO CURSO DE ENGENHARIA DE PETRLEO DA ESCOLA POLITCNICA DA UNI-VERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE INTE-GRANTE DOS REQUISITOS NECESSRIOS A OBTENO DO GRAU DE ENGENHEIRO DE PETRLEO.

    Aprovado por:

    _______________________________________________

    Prof. Ilson Paranhos Pasqualino, D.Sc.

    (Orientador)

    _______________________________________________

    Prof. Murilo Augusto Vaz, D.Sc.

    (Avaliador)

    _______________________________________________

    Eng. Daniel Francisco Maia Vasconcelos, Statoil.

    (Avaliador)

    RIO DE JANEIRO, RJ BRASIL

    Novembro de 2012

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    Carlos Trajano Onias, Cleferson Aplicao de dutos sanduche exportao de gs

    em guas ultra-profundas. Rio de Janeiro/ Escola Po-litcnica ,2012.

    xiv, 109 p.: il.; 29,7 cm. Orientador: Ilson Paranhos Pasqualino D.Sc. Projeto de Graduao UFRJ/ Escola Politcnica/

    Curso de Engenharia de Petrleo, 2012. Referncias Bibliogrficas: p. 77-78. 1. Duto Sanduche. 2. Tubos. 3. Presso de Colapso.

    4. Gasoduto. 5. guas Profundas. I. Paranhos Pasqua-lino, Ilson. II. Universidade Federal do Rio de Janeiro, Escola Politcnica, Curso de Engenharia de Petrleo. III. Ttulo.

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    Uma mente que se abre a uma nova idia jamais retorna ao seu tamanho original

    Albert Einstein

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    Agradecimentos Este trabalho eu dedico a toda minha famlia e amigos que sempre me apoiaram nos momen-tos mais difceis. Agradeo senhora Dona Maria por todo o empenho dedicado a mim nestes anos todos, gostaria que estivesse aqui neste momento.

    A meu pai e me por todos os valores que me ajudaram a construir-me como a pessoa que sou hoje. Tenho muita sorte de ter pais to fantsticos como vocs. A meu av Edgar e minha av Yda pelo carinho e ateno. Jamais conseguirei retribuir-lhes tudo isto. A meus irmos pela confiana que sempre depositaram em mim e as vrias risadas que me fizeram dar.

    Ao meu orientador Ilson pela pacincia e confiana em ajudar-me a tocar este projeto, imagi-no. Ao meu professor Theodoro pelo excelente curso de estruturas ministrado, foi muito dif-cil eu sei mais no teria entendido metade deste difcil tema sem a base de conhecimento que me foi dada em seu curso. A todos os meus professores em geral pela formao e UFRJ simplesmente por ser o que .

    A todos os meus amigos e colegas de faculdade eu desejo muito boa sorte e agradeo do fun-do do meu corao por ter esta oportunidade de conhecer pessoas brilhantes como todos vo-cs. No haveria espao para agradecer a todas as pessoas que foram importantes para isto neste momento, mas todos que no citei sabem o quanto so insubstituveis para mim.

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    SUMRIO

    NOMENCLATURA .................................................................................... VIII

    LISTA DE FIGURAS ..................................................................................... X

    LISTA DE TABELAS .................................................................................. XII

    RESUMO ..................................................................................................... XIII

    ABSTRACT ................................................................................................. XIV

    1. INTRODUO ............................................................................................ 1 1.1 OBJETIVO ...................................................................................................................... 1 1.2 METODOLOGIA .............................................................................................................. 1 1.3 RESULTADOS ESPERADOS .............................................................................................. 3

    2. DUTOS SUBMARINOS .............................................................................. 3 2.1 DUTOS PAREDE SIMPLES ............................................................................................... 3

    2.1.1. Presso de Colapso ................................................................................................ 4 2.1.2. Presso de Propagao .......................................................................................... 8

    2.2 DUTOS PIPE-IN-PIPE .................................................................................................... 14 2.2.1. Presso de Colapso e Propagao de Dutos Pipe-in-Pipe ...................................... 15

    2.2.2. Anlise Numrico-Experimental de Dutos Pipe-in-Pipe ....................................... 16 2.3 MTODOS DE LANAMENTO DE DUTOS ........................................................................ 18

    2.3.1. Mtodo S-Lay ....................................................................................................... 19 2.3.2. Mtodo J-Lay ....................................................................................................... 20 2.3.3. Mtodo Reel-Lay .................................................................................................. 21 2.3.4. Mtodo de Arraste Controlado .............................................................................. 22

    2.4 CRITRIOS DE DIMENSIONAMENTO DE DUTOS SIMPLES ................................................. 24 2.4.1. Clculo da Presso de Colapso.............................................................................. 24 2.4.2. Critrios de Seleo .............................................................................................. 25 2.4.3. Sobre a Presso de Propagao ............................................................................. 27

    3. DUTOS SANDUCHE ............................................................................... 28 3.1 PROCESSO DE FABRICAO.......................................................................................... 28 3.2 PRESSO DE COLAPSO ................................................................................................. 31 3.3 PRESSO DE PROPAGAO........................................................................................... 36 3.4 MATERIAIS ANULARES ................................................................................................ 40

    3.4.1 Parmetros de Seleo ........................................................................................... 41 3.4.2 Efeito do Gradiente Trmico.................................................................................. 43 3.4.3 Aplicao do Mtodo de Anlise ........................................................................... 44

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    3.5 PRINCIPAIS REDUTORES DE PERFORMANCE .................................................................. 48 3.5.1 Efeito de Danos ..................................................................................................... 49 3.5.2 Efeito do Gradiente Trmico.................................................................................. 51 3.5.3 Efeito da Aderncia ............................................................................................... 54

    4. EXPOSIO DO CENRIO PRTICO ................................................. 58 4.1 SOBRE O GASODUTO LULA-MEXILHO ........................................................................ 58 4.2 PLANEJAMENTO DA ROTA ............................................................................................ 59

    4.2.1 Limites do Gasoduto .............................................................................................. 59 4.2.2 Faixas de Lminas dgua ...................................................................................... 60 4.2.3 Especificaes Tcnicas ........................................................................................ 61

    5. DIMENSIONAMENTO DE DUTOS ........................................................ 63 5.1 DIMENSIONAMENTO DE DUTOS PAREDE SIMPLES ......................................................... 63 5.1.1 Clculo de Espessura de Tubo ............................................................................... 63

    5.1.2 Seleo de Dutos Parede Simples....................................................................... 64 5.2 DIMENSIONAMENTO DE DUTOS SANDUCHE ................................................................. 65 5.2.1 Clculo de Presso de Colapso .............................................................................. 65

    5.2.2 Seleo da Geometria de Tubo.............................................................................. 68

    6. ESTUDO TCNICO E ECONMICO .................................................... 70 6.1 ESTIMATIVA DE CUSTO DO EMPREENDIMENTO ............................................................. 70 6.2 CONSIDERAES FINAIS E COMPARAO ..................................................................... 71 6.3 SUGESTES...........