Εφαρμογή μεθόδων καθοδικής προστασίας σε πλωτή πλατφόρμα εξόρυξης υδρογονανθράκων

Καλαρά, Αναστασία; Kalara, Anastasia

dc.contributor.author	Καλαρά, Αναστασία	el
dc.contributor.author	Kalara, Anastasia	en
dc.date.accessioned	2016-07-05T09:20:06Z
dc.date.available	2016-07-05T09:20:06Z
dc.date.issued	2016-07-05
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/42977
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.5432
dc.description	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Ναυτική και Θαλάσσια Τεχνολογία και Επιστήμη”	el
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/
dc.subject	Εξόρυξη υδρογονανθράκωv	el
dc.subject	Υπεράκτιες κατασκευές	el
dc.subject	Διάβρωση	el
dc.subject	Καθοδική προστασία	el
dc.subject	Μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων (FEM)	el
dc.subject	Πλωτή ημιβυθισμένη πλατφόρμα	en
dc.subject	Semi-submersible drilling platform	en
dc.subject	Corrosion	en
dc.subject	Cathodic protection	en
dc.subject	Offshore structures	en
dc.title	Εφαρμογή μεθόδων καθοδικής προστασίας σε πλωτή πλατφόρμα εξόρυξης υδρογονανθράκων	el
dc.title	Application of cathodic protection methods on an offshore drilling platform	en
heal.type	masterThesis
heal.classification	Offshore engineering	en
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2015-11-02
heal.abstract	Οι υπεράκτιες κατασκευές σε όλη τη διάρκεια της λειτουργικής ζωής τους έρχονται συνεχώς αντιμέτωπες με το φαινόμενο της διάβρωσης που προκαλείται από το θαλάσσιο περιβάλλον. Για το λόγο αυτό ακριβώς, εξευρίσκονται όλο και πιο καινοτόμες μέθοδοι αντιμετώπισης αυτού του καίριου προβλήματος παγκοσμίως. Οι μέθοδοι της καθοδικής προστασίας αποτελούν το σημαντικότερο τρόπο προστασίας έναντι της διάβρωσης των θαλασσίων κατασκευών. Η μέθοδος των θυσιαζόμενων ανόδων (Sacrificial Anodes Cathodic Protection, SACP) εφαρμόζεται ευρέως σε πλατφόρμες άντλησης πετρελαίου, ενώ η μέθοδος του επιβαλλόμενου ρεύματος (Impressed Current Cathodic Protection, ICCP) αποτελεί τον πλέον απαραίτητο τρόπο προστασίας για όλες τις πλωτές κατασκευές μεγάλου μεγέθους. Η συνεχώς αυξανόμενη ζήτηση σε καύσιμη ύλη, κατά κύριο λόγο πετρέλαιο και φυσικό αέριο, οδήγησε όλο και περισσότερο στην αναζήτηση νέων φυσικών κοιτασμάτων από τη στεριά στη θάλασσα. Αρχικά σε μικρά, αλλά γρήγορα σε όλο και μεγαλύτερα θαλάσσια βάθη, με αποτέλεσμα να δημιουργηθεί η ανάγκη για κατασκευή υπεράκτιων κατασκευών, που να επιτρέπουν την εξόρυξη σε βάθη μεγαλύτερα ακόμη και των 3000m. Η ανάγκη αυτή, έδωσε ώθηση στις υπεράκτιες δραστηριότητες, εξελίσσοντας την υπεράκτια τεχνολογία και επιστήμη. Η πολυδάπανη αυτή πλωτή βιομηχανία έπρεπε επίσης, όπως γίνεται και στα πλοία, να προστατευτεί από το απειλητικό φαινόμενο της διάβρωσης. Στo πλαίσιο της παρούσας εργασίας μελετώνται οι σημαντικότερες μέθοδοι καθοδικής προστασίας για μια πλωτή ημιβυθισμένη (semi-submersible) πλατφόρμα εξόρυξης υδρογονανθράκων. Πιο αναλυτικά, εξετάζεται η μέθοδος των θυσιαζόμενων ανόδων (SACP) και η μέθοδος του επιβαλλόμενου ρεύματος (ICCP), καθώς και τα προβλήματα από την εφαρμογή τους. Παρουσιάζονται επίσης υπολογισμοί του ποσού των ανόδων που απαιτούνται στη μέθοδο των θυσιαζόμενων ανόδων, καθώς και του απαιτούμενου ρεύματος προστασίας στη μέθοδο ICCP. Η πρόβλεψη της κατανομής του δυναμικού και του ρεύματος αποτελούν σημαντικά εργαλεία για την πρόβλεψη της εξέλιξης της διάβρωσης, καθώς και τον εντοπισμό των σημείων που αναμένεται να είναι ευπαθή σε διάβρωση. Η ολοκληρωμένη πρόταση καθοδικής προστασίας για μια πλωτή ημιβυθισμένη (semi-submersible) εξέδρα εξόρυξης υδρογονανθράκων διαμορφώθηκε με τη χρήση του υπολογιστικού λογισμικού COMSOL Multiphysics® Corrosion Module, που βασίζεται στη μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων (FEM). Ουσιαστικά με το λογισμικό αυτό επιτυγχάνεται απευθείας προσδιορισμός των βέλτιστων προτεινόμενων συστημάτων καθοδικής προστασίας. Περιλαμβάνει δηλαδή την προσομοίωση του συστήματος καθοδικής προστασίας με τη μέθοδο του επιβαλλόμενου ρεύματος (ICCP) και την προσομοίωση της καθοδικής προστασίας με τη μέθοδο των θυσιαζόμενων ανόδων (SACP), ώστε να ανιχνευτούν περιοχές της κατασκευής που είναι ευαίσθητες σε επιταχυνόμενη διάβρωση. Η παρούσα μεταπτυχιακή διπλωματική δομείται σε τρεις βασικές ενότητες. Στην πρώτη ενότητα (κεφάλαια 1-4) παρουσιάζονται οι βασικές αρχές της καθοδικής προστασίας στο θαλάσσιο περιβάλλον, επικεντρώνοντας το ενδιαφέρον στις υπεράκτιες κατασκευές (offshore). Στη δεύτερη ενότητα (κεφάλαιο 5) παρουσιάζεται μια πλήρης μελέτη καθοδικής προστασίας για δεδομένη υπάρχουσα υπεράκτια κατασκευή σε πραγματικές περιβαλλοντικές συνθήκες και συνθήκες λειτουργίας. Η τρίτη ενότητα (κεφάλαια 6-7) αφορά την επίλυση του προβλήματος μέσω της προσομοίωσης του συστήματος καθοδικής προστασίας με τη βοήθεια ενός υπολογιστικού πακέτου που βασίζεται στη μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων και εξαγωγή αποτελεσμάτων.	el
heal.abstract	Offshore structures throughout their operational lifetime are constantly confronted with the phenomenon of corrosion caused by the marine environment. For this reason, more and more innovative methods are found for coming up against such a crucial problem worldwide. Cathodic protection methods are the most important way to protect marine structures against corrosion. Sacrificial anodes cathodic protection method (SACP) is widely applied on oil rigs, while impressed current cathodic protection method (ICCP) is the most appropriate way of protection for all large floating structures. The continuously increasing demand for fuel, mainly oil and gas, led even more in search of new natural resources from land to the sea. Initially at shallow but quickly at deeper water depths, as a result there was a major need for construction of offshore structures, allowing extraction even at depths of 3000m. This need gave impetus to offshore activities, evolving offshore technology and science. This expensive floating industry also, as performed for ships, ought to be protected from the sinister phenomenon of corrosion. In this postgraduate thesis cathodic protection methods for a semi-submersible drilling platform are examined. Specifically, sacrificial anodes cathodic protection method (SACP) and impressed current cathodic protection method (ICCP) are to be studied and the problems of their application, as well. Furthermore, calculations are presented regarding the amount of anodes required for sacrificial anodes’ method of and the required current for ICCP process. Prediction of potential and current distribution are important tools for predicting corrosion evolution and also identification of the areas likely to be susceptible to corrosion. An accomplish cathodic protection proposal for a semi-submersible platform was modulated by using the computational software package COMSOL Multiphysics® Corrosion Module, based on the finite element method (FEM). Virtually, this is achieved by identifying the best proposed cathodic protection system. This software also includes i.e. simulation of the cathodic protection system by impressed current (ICCP) and simulation of cathodic protection by sacrificial anodes, to detect regions of the structure that are susceptible to accelerated corrosion. The present master thesis is composed of three main sections. In the first section (chapters 1-4) the main principles of cathodic protection in a marine environment are presented, focusing on offshore structures. The second section (chapter 5) presents a comprehensive study of cathodic protection for an existing offshore structure in real environmental conditions and operating conditions. The third section (Chapters 6-7) resolving the problem through simulation of cathodic protection system using a computer package based on the finite element method and exports results.	en
heal.advisorName	Παντελής, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Παντελής, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Μαυράκος, Σπυρίδων	el
heal.committeeMemberName	Τσούβαλης, Νικόλαος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ναυπηγών Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Θαλάσσιων Κατασκευών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	170 σ.	el
heal.fullTextAvailability	true