00 CAMPUS ARISTÓTELES CALAZANS SIMÕES (CAMPUS A. C. SIMÕES) CTEC - CENTRO DE TECNOLOGIA Dissertações e Teses defendidas na UFAL - CTEC
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Tipo: Dissertação
Título: O projeto probabilístico e suas implicações no dimensionamento de revestimentos
Título(s) alternativo(s): The probabilistic approach and its implications in casing design
Autor(es): Araújo, João Paulo Nogueira de
Primeiro Orientador: Lima Junior, Eduardo Toledo de
metadata.dc.contributor.referee1: Santos, João Paulo Lima
metadata.dc.contributor.referee2: Souza, Charlton Okama de
Resumo: O uso de tubos de revestimento é essencial para a manutenção de integridade de poços de petróleo. Para a garantia do seu correto dimensionamento, normas internacionais auxiliam os projetistas de poços, fornecendo equações e metodologias para cálculo das resistências e dos carregamentos aos quais os revestimentos podem ser submetidos ao longo de seu ciclo de vida. Um exemplo de norma é a API/TR 5C3, que em sua revisão de 2008 adicionou a possibilidade de dimensionamento dos revestimentos utilizando técnicas de confiabilidade, informando não só a metodologia de cálculo mas também a caracterização de algumas variáveis aleatórias com base em séries históricas de dados de manufatura de tubos, segundo diferentes fabricantes. Porém, a utilização das ferramentas de confiabilidade em projetos de revestimentos de poços de petróleo ainda é restrita a análises específicas, não fazendo parte da rotina dos projetistas. Desta forma, este trabalho tem por objetivo estudar diferentes situações de carregamentos em diversos tubos de revestimento usualmente aplicados nos projetos de poços de petróleo, empregando a metodologia determinística, mais usual e de conhecimento mais difundido, e a metodologia probabilística, mais robusta mas ainda pouco utilizada nesta área. Analisam-se 54 tubos de diferentes esbeltezes e metalurgias, os quais são submetidos a carregamentos iguais às suas resistências no limite elástico, que são os valores considerados nos projetos para o cálculo do tradicional Fator de Segurança (FS), que utiliza as equações do Estado Limite de Serviço (ELS). A partir dos dados simulados, realiza-se um estudo para verificar a equivalência entre o FS e a Probabilidade de Falha (Pf ), levando-se em consideração resistências no Estado Limite Último (ELU) dos tubos. Os resultados encontrados são apresentados em forma de percentis, fornecendo um panorama geral da Pf associada ao carregamento de projeto. Por exemplo, para falhas por burst, a Pf máxima encontrada foi de 1, 62 · 10−5, e no percentil 50 de 4, 27 · 10−10. Já para o colapso, a Pf máxima encontrada foi de 7, 76 · 10−2 e no percentil 50 de 3, 26 · 10−3, o que evidencia que a falha por colapso é, de fato, a mais crítica em projetos de revestimento. Este trabalho contribui para uma maior utilização de metodologias probabilísticas pelos projetistas de revestimentos, a partir da equivalência com as respostas determinísticas usuais, baseadas em envoltórias de resistência e fatores de segurança. A metodologia probabilística pode trazer ganhos em termos de custos, com maiores chances de aprovação de projetos arrojados, bem como no que diz respeito à segurança, por demandar um melhor controle de qualidade na fabricação e caracterização dos tubos de revestimento utilizados na construção de poços.
Abstract: The integrity of oil wells heavily relies on the use of casing tubes. International standards provide equations and methodologies to calculate the resistance and loads that casing tubes may experience during their life cycle. API/TR 5C3, for instance, introduced in its 2008 revision reliability-based methodologies for casing design, addressing historical manufacturing data from different tube suppliers to statistically describe its mechanical and dimensional parameters. However, the adoption of these reliability tools in oil well casing projects remains limited to specific analyses, rather than being part of the designers’ routine. This research aims to investigate various loading scenarios on numerous casing tubes commonly employed in oil well projects, applying both the traditional deterministic methodology, widely known and used, and the more robust but less prevalent probabilistic methodology. Fifty-four tubes of varying slenderness and metallurgy are addressed, subject to loads corresponding to their elastic limit resistance, as typically considered in projects for calculating the traditional Safety Factor (SF) using Serviceability Limit State (SLS) equations. Through simulated data, a comparative study is conducted to establish the equivalence between the Safety Factor (SF) and the Probability of Failure (Pf ) by considering the resistance of tubular in the Ultimate Limit State (ULS). The results are presented in percentiles, offering a comprehensive overview of the Pf associated with the design load. Notably, for burst failures, the maximum Pf recorded was 1.62 · 10−5 , while the 50th percentile exhibited 4.27 · 10−10. In contrast, for collapse, the maximum Pf observed was 7.7610−2 , with the 50th percentile displaying 3.26x10−3 , confirming that collapse failure is critical in casing design. This study contributes to promoting the broader adoption of probabilistic methodologies by casing designers, supported by the equivalence with conventional deterministic responses based on resistance envelopes and safety factors. Leveraging probabilistic methods can yield cost benefits by increasing the likelihood of approval for bold projects, as well as enhancing safety standards by demanding improved quality control in the manufacturing and characterization of casing tubes used in well construction.
Palavras-chave: Projeto probabilístico
Confiabilidade estrutural
Revestimentos de poços
Poços - Integridade estrutural
Probabilistic design
Structural reliability
Well casing
Wells - Structural integrity
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Alagoas
Sigla da Instituição: UFAL
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil
Citação: ARAÚJO, João Paulo Nogueira de. O projeto probabilístico e suas implicações no dimensionamento de revestimentos. 2024. 54 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Centro de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2023.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/123456789/13055
Data do documento: 14-abr-2023
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