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Title: Desenvolvimento e aplicação de uma estratégia de controle para o método de elevação artificial por bombeio mecânico
Authors: Galvão, Hannah Lícia Cruz
Keywords: Bombeio mecânico;Elevação artificial;Controlador PID;Carta dinamométrica
Issue Date: 5-Sep-2016
Citation: GALVÃO, Hannah Lícia Cruz. Desenvolvimento e aplicação de uma estratégia de controle para o método de elevação artificial por bombeio mecânico. 2016. 54f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Petróleo) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2016.
Portuguese Abstract: Na indústria petrolífera, uma área que vem se desenvolvendo e ganhando destaque é a de automação e controle de poços. Esta por sua vez, vem sendo aplicada aos métodos de elevação artificial, especialmente ao Bombeio Mecânico (BM), que é considerado um dos métodos mais utilizado em ambientes onshore, predominando frente aos outros em número de poços instalados no Brasil. Diante dessa constatação, nota-se que evoluções ao BM podem trazer melhorias à extração de petróleo no país. Uma evolução relevante seria o desenvolvimento e aplicação de novas estratégias e técnicas de controle a esse sistema. Nesse sentido, o foco principal deste trabalho foi desenvolver um controlador aplicado ao BM, visando evitar o surgimento de efeitos indesejáveis durante o processo de produção e maximizar a eficiência de operação. A ferramenta desenvolvida consiste em controlar o preenchimento parcial da bomba de fundo, através da manipulação da velocidade de bombeio. Para tanto, um controlador Proporcional Integral Derivativo (PID) foi utilizado devido à sua estrutura versátil, adaptando-se às exigências e limitações do trabalho. Inicialmente, realizou-se o levantamento bibliográfico sobre o método em foco, abrangendo principalmente o papel da carta dinamométrica de superfície e de fundo, os conceitos básicos sobre o controle do tipo PID e as principais estratégias de controle aplicadas ao BM. No decorrer do trabalho foi desenvolvida uma modelagem matemática e computacional para determinar o valor do preenchimento da bomba de fundo. Para a implementação do controle, foi utilizada a linguagem de programação Visual Basic for Applications (VBA) associada ao seu ambiente de desenvolvimento integrado (IDE), presentes no Microsoft Excel. Para validação, utilizou-se o simulador de BM como um poço virtual e simulações foram realizadas com o controlador desenvolvido. Para efeito de resultado, observou-se que a estratégia desenvolvida foi uma importante ferramenta quando se tratava em potencializar a produção por BM, visto que a estratégia aplicada proporcionou o controle do preenchimento parcial da bomba de fundo, sem a necessidade de parada de produção, ou seja, da unidade de bombeio, o que refletiu numa otimização operacional.
Abstract: In the oil industry, one area that has been developed and gained highlight is automation and well control, which has been used in artificial lift methods, especially in Sucker-Rod Pump (SRP) that is considered one of the methods more used in onshore regions and it is more applied in Brazil compared to other artificial methods. Therefore, it is noted that enhancements in sucker-rod pump may cause largely improvements in oil extraction in the country. One relevant enhancement would be the development and application of new strategies and control techniques to this system. Then, the main focus of this work was developing a controller applied to sucker-rod rump in order to avoid the appearance of undesirable effects during the production process as well as to maximize the operating efficiency. The developed tool controls the partial filling of the downhole pumps through the manipulation of the pumping velocity. Thus, a Proportional Integral Derivative controller (PID) was used due to its versatile structure, adapting to requirements and work limitations. Initially, literature researches about the SRP method were conducted— covering the function of the surface and downhole dynamometric cards, mainly— the basic concepts about the PID control — and the main control strategies applied to sucker-rod pump. In this work was developed a mathematical and computational modeling to determine the value of the downhole pumps filling. To implement the controlling was used the Visual Basic for Applications (VBA) programming language associated to its integrated development environment (IDE), which is present in Microsoft Excel. To validate, it was used a sucker-rod pump simulator as a virtual well and simulations were realized with the controller that was created. It was observed that the developed strategy was an important tool when it comes to enhance the production through sucker-rod pump because the strategy that was applied provided a partial control of the downhole pumps without stopping the production, that is, the pumping unit, what reflected an operational optimization.
URI: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/22131
Appears in Collections:PPGCEP - Mestrado em Ciência e Engenharia do Petróleo

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