A Oceaneering recebeu a tarefa de desenvolver uma estratégia de gerenciamento de integridade adequada para um ativo offshore antigo no Mar do Norte. O escopo do trabalho se concentrou nos conectores de tubulação de alta pressão na configuração de árvore de Natal nas cabeças de poço do ativo.
Esse trabalho incluiu o desenvolvimento de uma estratégia para a identificação de conectores de braçadeiras de tubos com suspeita de perda de metal, a quantificação in situ da perda de metal e o desenvolvimento de critérios de aceitação. Embora todos os sistemas afetados tenham sido projetados para operação com a mesma pressão máxima, os sistemas individuais podem estar sujeitos a diferentes níveis de tensão na tubulação e cargas estruturais, sendo que os critérios de aceitação desenvolvidos devem ser de natureza genérica para evitar a avaliação detalhada de cada abraçadeira afetada.
Embora haja muitas vantagens no uso de conexões com grampos em vez das conexões flangeadas convencionais, sua integridade não é levada muito em consideração.
A degradação suscetível é normalmente limitada à corrosão atmosférica, com o gerenciamento da integridade normalmente consistindo em inspeção visual, manutenção periódica do tecido e substituição com base em avaliação subjetiva, sem nenhuma orientação discernível ou critérios de aceitação bem definidos.
A remoção de uma conexão de abraçadeira durante a manutenção de rotina em um ativo envelhecido revelou uma perda significativa de metal na superfície cilíndrica interna da abraçadeira, embora a superfície externa da abraçadeira estivesse em boas condições aparentes. A inspeção visual da abraçadeira corroída revelou ranhuras de alívio obstruídas, impedindo a drenagem livre da umidade da superfície cilíndrica interna não revestida da abraçadeira. A inspeção de uma amostra de abraçadeiras semelhantes revelou o entupimento dos orifícios de alívio e a instalação em ângulo, inibindo a drenagem em um grande número de abraçadeiras em aplicações críticas de alta pressão.
Seguindo os procedimentos de projeto do código e a análise de tensão de elementos finitos elásticos lineares bidimensionais, foram calculados a força axial máxima permitida e os momentos de flexão para a configuração da braçadeira na pressão máxima de projeto.
A força axial máxima permitida, os momentos de flexão e a pressão foram aplicados posteriormente a um modelo de análise de tensão elasto-plástica tridimensional, enquanto a perda de metal aumentava gradativamente, para determinar os limites da perda de metal permitida, mantendo a deformação plástica localizada associada em níveis aceitáveis de acordo com o código.
Depois de determinar a perda máxima de metal permitida para a pior condição de projeto, foi realizada uma análise de sensibilidade para determinar a tolerância para mais perda de metal no caso de níveis reduzidos de tensão no tubo e cargas estruturais. Uma tabela com a perda máxima de metal permitida e o nível correspondente de carga estrutural máxima permitida, expressa como força de peso ou "carga suspensa", foi desenvolvida para facilitar a referência e a avaliação rápida da integridade da condição do grampo sem a necessidade de avaliação de cálculos adicionais.
Várias técnicas de medição de espessura por ultrassom foram testadas na abraçadeira corroída de ex-serviço para verificar a eficácia da detecção e a precisão na quantificação da perda de metal. Foi identificada uma técnica de inspeção apropriada para triagem em massa e detecção de abraçadeiras com perda de metal, juntamente com uma técnica mais especializada para quantificação precisa da perda de metal em abraçadeiras individuais. Foram desenvolvidos procedimentos de inspeção adequados e específicos para a aplicação das técnicas de inspeção selecionadas.
No início do projeto, foram identificados possíveis desafios. Por exemplo, a equipe sabia que várias braçadeiras poderiam ser expostas a diferentes níveis de tensão na tubulação, como uma cabeça de poço com tubulação adicional conectada a ela, o que aumenta a tensão de uma braçadeira que não tem uma configuração semelhante.
Uma dificuldade para a equipe foi desenvolver critérios genéricos que fossem independentes da tensão do tubo. Conseguimos isso analisando os dados dos níveis de tensão do tubo no "pior caso" e desenvolvemos uma tabela de critérios de aceitação que corresponde a níveis específicos de tensão do tubo.
Outro desafio seria como medir a perda de metal na parte interna da abraçadeira devido às configurações difíceis da abraçadeira. Algumas abraçadeiras tinham um acabamento de superfície com letras em relevo e cantos arredondados. A equipe realizou medições ultrassônicas de teste no corpo da abraçadeira usando várias técnicas de teste não destrutivo (NDT) e verificação. Isso permitiu que a equipe identificasse as técnicas de NDT para uma triagem rápida e medisse com precisão a quantidade de perda de metal para determinar a aceitabilidade da abraçadeira.
Os resultados do estudo de engenharia permitem que o cliente implemente uma estratégia de triagem rápida de todos os grampos suspeitos usando a equipe principal de inspeção a bordo. Os grampos afetados que podem ser isolados podem ser identificados para substituição urgente ou para quantificação adicional da perda de metal.
Uma equipe de inspeção especializada pode ser mobilizada posteriormente para quantificar a perda de metal nas abraçadeiras identificadas que permanecem em serviço. Os valores mínimos de espessura medidos podem ser comparados com os critérios de aceitação para as condições de carga do "pior caso". As abraçadeiras com um nível de espessura inaceitável podem ser examinadas mais detalhadamente, considerando a carga externa e a tensão do tubo, usando os critérios de aceitação desenvolvidos com base em níveis de força axial reduzidos.
Nosso grupo de Gerenciamento de Integridade e Soluções Digitais aproveitou a ampla experiência da Oceaneering em avaliação de integridade e testes não destrutivos para fornecer ao nosso cliente uma solução para avaliar rapidamente a integridade e quantificar o risco associado a uma ameaça de integridade anteriormente desconhecida que afetava um grande número de componentes críticos.
Destaques do projeto
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