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A análise térmica de sistemas suboceânicos a grande profundidade é um dos desafios da operação no pré-sal. As temperaturas do oceano podem chegar a 4 ˚C e demandam aquecimento pelos fluidos ou pela presença de aquecedores dedicados. Existem um limite para evitar a interrupção da operação devido a presença de parafinas no petróleo cru que deve ser extraído a temperaturas acima de 40°C.
A ATS realizou um estudo de um novo material de isolamento, mais leve, para a empresa Ogramac. O novo isolamento foi instalado nas linhas de conectam o poço com a superfície. Era preciso rever os dados de teste do cliente, fazer uma revisão crítica e colocá-lo no formato Petrobrás de relatório. O novo isolamento proposto pela Ogramac foi aprovado graças a contribuição da ATS.
Para a Oceaneering, a ATS fez uma análise térmica transitória de um sistema de aquecimento para remediar o escoamento em dutos no fundo do oceano, abaixo de 2000 m de profundidade. O sistema continha ar, isolamentos, água e metal e o aquecimento era realizado com um controle PID. O tempo total de estabilização era próximo de 300 horas, dependendo da configuração. Essa inércia grande foi um desafio, e a ATS executou uma análise CFD em regime permanente e elaborou um modelo analítico baseado nas constantes do CFD para poder acelerar a análise. Este modelo foi implementado em NSP Tumbi (similar ao SciLab e Matlab) que calcularia o transitório após a validação em CFD. O modelo analítico foi de massa concentrada de ordem 5 e possuía 9 massas. As constantes de controle (Kp, Ki e Kd) foram achadas pelo otimizador iChrome Nexus utilizando otimização evolucionária (genética) multiobjetivo e multiparamétrica. Foram minimizados o tempo de assentamento, o sobressinal (pico) e a estabilidade. A otimização evolucionária do Python (yabox e scipy) foi utilizada para validar o modelo com os resultados do CFD++ para temperatura e potência. Assim foi possível encontrar os valores dos coeficientes de transferência de calor por convecção. A Shell Houston aprovou o resultado e a Oceaneering usou os resultados para dimensionar o teste a ser realizado no laboratório com as recomendações de projeto da ATS.
A ATS fez um estudo de perda de carga e distribuição de vazão para a The Constellation com o objetivo de estudar várias configurações de tubos e junções para a linha de conexão do poço de petróleo com a superfície. O software utilizado foi o CFD++ e a modelagem considerou fluido newtoniano (água) e fluido não newtoniano (petróleo). A melhor configuração foi encontrada e a Constellation pode prosseguir com o projeto com economia de tempo e recursos devido à redução da campanha de testes.
Para a Halliburton, a ATS estudou a viabilidade de uma montagem para o teste de uma peça para coleta de amostras de petróleo que precisaria ser aquecida e submetida a condições extremas de tração (tensile test). Entretanto, as extremidades da peça tinham interface com a máquina de tração que não podia sofrer aquecimento. A análise térmica tinha sido pedida em FEA, somente com sólidos e sem convecção e radiação, ATS fez uma simulação com o CFD++ resolvendo a radiação e a convecção natural também uma alternativa com convecção externa forçada que deu uma solução mais completa para a Halliburton, que assim pode rodar o teste sem problemas.
Também para a Halliburton, a ATS estudou as tensões e deformações num equipamento suboceânico com análise FEA (Adina) considerando materiais hiper-elásticos, fluidos e sólidos. Foi estudado também o contato entre as superfícies e a vedação proporcionada por O’rings. A Halliburton assim conheceu as limitações do projeto e pode continuar com testes e a fabricação. Com o modelo, foi obtido uma redução de custos para o projeto.
A ATS participou de um processo de seleção de fornecedores da Halliburton, no qual a ATS rodou casos teste de simulações FEA não-linear e de contato, e de CFD de erosão em componentes de sistemas. A ATS foi aprovada como fornecedor global para a Halliburton EUA e Brasil. Hoje a ATS tem um contrato de longo prazo com a Halliburton Brasil para fornecimentos de simulações para sistemas suboceânicos. Somos um parceiro de longo prazo.
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