Projeto preliminar do sistema de ancoragem de uma plataforma oceânica: validação e verificação de ferramentas computacionais

Abstract

Desde sua descoberta até os dias atuais, o petróleo ocupa um importante papel na cadeia global de geração de energia. Dado que grande parte das reservas espalhadas pelo mundo estão situadas no leito dos oceanos, as plataformas marítimas são elementos essenciais para viabilizar a exploração desse recurso. No entanto, por estarem sujeitas a ações ambientas severas, um dos sistemas mais importantes no projeto de unidades flutuantes é o sistema de ancoragem, o qual impede que os deslocamentos resultantes das ações combinadas de vento, mar e corrente possam danificar os sistemas de perfuração e/ou extração de petróleo. Dessa forma, busca-se no projeto de ancoragem uma configuração ideal, que minimize os deslocamentos sem comprometer o custo final do projeto. Por sua vez, as ferramentas computacionais que auxiliam projetos complexos de engenharia têm sido cada vez mais empregadas, pois o desenvolvimento e a acessibilidade de novas tecnologias permitem projetar, analisar e verificar inúmeras condições, a fim de se obter o maior número de informações a respeito do comportamento dos projetos. Nesse sentido, este trabalho apresenta um estudo acerca do sistema de ancoragem do tipo spread mooring, levantando os principais pontos sobre o tema, focando nos esforços sofridos pela unidade em decorrência de diferentes condições ambientais. Além disso, será feita uma verificação numérica e analítica das ferramentas computacionais Dynasim e Exmoor, utilizando três casos representativos de sistemas típicos de exploração oceânica. Por fim, será realizado um processo de otimização usando o algoritmo MBA e a ferramenta Synapse Offshore, buscando aprimorar o desempenho do sistema de ancoragem de uma plataforma do tipo FPSO já existente. Os resultados ajudaram a identificar diversos bugs e diferenças entre as ferramentas, mas que, no entanto, não impediram um processo convergente de otimização

From its discovery until today, oil plays an important role in the global chain of energy generation. Given that a large part of the reserves around the world are located on the ocean floor, offshore platforms are essential elements to enable the exploitation of this resource. However, because they are subject to severe environmental actions, one of the most important systems in the design of floating units is the anchoring system, which prevents the displacements resulting from the combined actions of wind, sea, and current from damaging the drilling and/or oil extraction systems. Thus, the anchoring project seeks an ideal configuration that minimizes displacements without compromising the final cost of the project. In turn, computational tools that assist complex engineering projects have been increasingly employed, because the development and accessibility of new technologies allow designing, analyzing, and verifying countless conditions in order to obtain the most information about the behavior of the projects. In this sense, this paper presents a study about the spread mooring system, raising the main points about the subject, focusing on the efforts suffered by the unit due to different environmental conditions. In addition, a numerical and analytical verification of the computational tools Dynasim and Exmoor will be done, using three representative cases of typical ocean exploration systems. Finally, an optimization process will be performed using the MBA algorithm and the Synapse Offshore tool, seeking to improve the performance of the mooring system of an existing FPSO-type platform. The results helped to identify several bugs and differences between the tools, which, however, did not prevent a convergent optimization process.