Docentes e pesquisadores do LAMCSO vêm atuando desde 1983 em atividades de pesquisa relacionadas ao desenvolvimento de métodos computacionais e suas aplicações na análise e no projeto de sistemas para produção de petróleo offshore.

Essas atividades têm sido realizadas em parceria com a Petrobras e, mais recentemente, com empresas privadas do setor de Petróleo e Gás.

Tipos de Sistemas Offshore Estudados

Entre os diferentes sistemas offshore considerados, destacam-se:

• Plataformas fixas ou complacentes;

• Sistemas flutuantes ancorados, tais como:

  • Plataformas semi-submersíveis;

  • Unidades baseadas em navios (FPSOs);

• Sistemas de risers, incluindo:

  • Dutos flexíveis para elevação e escoamento da produção do fundo do mar à plataforma;

• Pipelines:

  • Dutos rígidos para transporte da produção no fundo do mar ou em situações onshore.

Desenvolvimento de Métodos Computacionais

As atividades de desenvolvimento de métodos computacionais envolvem a formulação de novos algoritmos e métodos numéricos, compondo procedimentos de solução mais eficientes para problemas estáticos e dinâmicos, lineares e não-lineares, e que podem ter aplicação em diferentes problemas de engenharia em geral.

Esses métodos são implementados em programas computacionais voltados principalmente para a análise estrutural e hidrodinâmica de sistemas offshore.

Ferramentas Computacionais

Destaca-se o programa SITUA-Prosim, amplamente utilizado pela Petrobras em diferentes atividades de projeto de sistemas offshore.

As ferramentas desenvolvidas incluem:

• Solvers numéricos avançados;

• Interfaces gráficas, com recursos de:

  • Pré-processamento (geração de modelos);

  • Pós-processamento (visualização de resultados).

Além disso, são aplicadas técnicas de soft computing ou inteligência computacional para:

• Complementar ou substituir métodos numéricos;

• Síntese e otimização de sistemas offshore;

• Tratamento de incertezas.

Exemplos de sistemas desenvolvidos:

• OtimRota: síntese e otimização de rotas de dutos submarinos;

• OtimRiser: otimização de risers em catenária, baseado em Algoritmos Genéticos.

Aplicações no Projeto de Sistemas Offshore

As atividades de aplicação concentram-se no estudo do comportamento e no projeto de diversos sistemas offshore, considerando situações de:

• Produção;

• Instalação;

• Avaria.

Para isso, são utilizados:

• Programas desenvolvidos pelo próprio LAMCSO (como o SITUA-Prosim);

• Softwares comerciais amplamente utilizados na indústria, tais como:

  • Ansys;

  • Abaqus, principalmente para análises locais por Elementos Finitos.

Concepções Inovadoras

Há especial dedicação ao desenvolvimento de concepções inovadoras de plataformas e sistemas de risers, incluindo:

• Plataformas auto-elevatórias;

• Torres complacentes;

• Sistema híbrido de risers com bóia submersa de grandes dimensões;

• Sistemas de transferência a meia-água;

• Risers rígidos em catenária (SCRs);

• Sistemas de ancoragem com raio ultra-curto;

• Sistemas de mangotes e terminais oceânicos.

Análise de Operações de Instalação

Recentemente, tem havido um foco especial na análise de operações de instalação de sistemas offshore.

O SITUA-Prosim tem sido empregado na modelagem e análise de operações envolvendo:

• Instalação e movimentação de:

  • Dutos;

  • Risers;

  • Sistemas de ancoragem;

  • Equipamentos submarinos, como:

    • Árvores de Natal;

    • Manifolds.

Metodologias Avançadas de Projeto

Uma das atividades mais relevantes no contexto do projeto de sistemas offshore é o desenvolvimento de novas metodologias de projeto, avançando além do estado da arte atual.

Como exemplo, o uso de métodos de análise acoplada (casco–ancoragem–risers), implementados no SITUA-Prosim, permite:

• Estabelecer metodologias integradas;

• Avançar progressivamente rumo à integração completa entre:

  • Projeto de sistemas de ancoragem;

  • Projeto de sistemas de risers.