Estudo de estratégias de otimização para poços de petróleo com elevação por bombeio de cavidades progressivas

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DATA DE PUBLICAÇÃO

2008

RESUMO

O sistema de elevação por bombeio de cavidades progressivas, BCP, tem se tornado uma importante tecnologia de produção de poços de petróleo. Na medida em que cresce o uso desta técnica, torna-se cada vez mais útil o conhecimento de seu comportamento dinâmico, a aplicação das tecnologias de controle e o desenvolvimento de sistemas especialistas para dimensionamento dos equipamentos. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de ferramentas de análise, controle e dimensionamento a serem aplicadas a este método de elevação. O método de elevação artificial por bombeio de cavidades progressivas é composto por uma bomba de cavidades progressivas instalada dentro do poço na extremidade inferior da coluna de produção através das quais o fluido é bombeado. A bomba, que consiste de duas peças, um estator e um rotor é acionada através da rotaçao do rotor através de uma coluna de hastes. Os equipamentos de superfície geram e transmitem a rotação para esta coluna de hastes. Em primeiro lugar, apresenta-se o desenvolvimento de uma modelagem matemática dinâmica completa do sistema de elevação por bombeio de cavidades progressivas. Este modelo é simplicado para uso em diversas situações, inclusive a condição de regime permanente para fins de dimensionamento do sistema. A partir deste modelo matemático foi desenvolvido um simulador dinâmico do sistema capaz de auxiliar na análise do sistema e atuar em conjunto com controladores de forma a permitir o teste e desenvolvimento de algoritmos de controle. O desenvolvimento seguinte visa aplicar as técnicas de controle ao sistema de elevação por bombeio de cavidades progressivas com a finalidade de otimizar a velocidade de bombeio de forma a se obter produtividade e durabilidade dos componentes de sub- superfície. É feita a linearização do modelo matemático, permitindo aplicar as técnicas convencionais de controle, incluindo a análise de observabilidade e controlabilidade, estabelecendo técnicas de projeto de controle PI. As condições de estabilidade são estabelecidas em torno do ponto de operação para o modelo linearizado. É, também, desenvolvido um sistema de controle fuzzy baseado em regras a partir de um sistema de controle PI utilizando uma máquina de inferência baseada nas t-normas de Mandami. A lógica fuzzy também é aplicada no desenvolvimento de um sistema especialista para dimensionamento de BCP baseado em lógica fuzzy. As técnicas de simulação, linearização e obtenção da função de transferência linearizada foram aplicadas a um poço real ao qual foi implementado um sistema de controle constituído de sensor de pressão de sucção da bomba, controlador industrial e variador de freqüência. Aplicaram-se as técnicas de projeto de controle PI e controlador fuzzy ao poço e comparou-se o comportamento dos dois controladores por simulação. A resposta em malha aberta da função de transferência foi comparada com a resposta em malha aberta medida no poço, para fins de validação da técnica de modelagem matemática e de simulação utilizadas. Foi realizado um estudo de caso de dimensionamento de sistema BCP para validação do sistema especialista

ASSUNTO(S)

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