Use este identificador para citar ou linkar para este item: http://repositorio.ufes.br/handle/10/9676
Título: Proposta de controle automático e monitoramento operacional do bombeio centrifugo submerso em sistemas de produção offshore
Autor(es): Bacellar, Francisco Raphael Ribeiro
Orientador: Munaro, Celso José
Palavras-chave: Bombeio centrífugo submerso submarino (BCSS)
Módulo de bombeio
Monitoramento de processos
Detecção de falhas
Data do documento: 25-Nov-2016
Editor: Universidade Federal do Espírito Santo
Resumo: A automação dos métodos de elevação artificial tem grande potencial para aumentar a eficiência da operação dos poços de petróleo. Neste contexto, este trabalho apresenta uma proposta de controle automático e monitoramento operacional aplicada ao Bombeio Centrifugo Submerso em um Módulo de Bombeio, que é parte integrante de um sistema de produção Offshore. A proposta envolve a implementação de controladores PID, em uma estrutura comutada, composta por malhas de controle do diferencial de pressão fornecido pela bomba e da pressão de admissão, e de uma camada de monitoramento do desempenho do sistema de controle. Os controladores têm como objetivo a) controlar o ponto de operação da BCS e, b) evitar a ocorrência de instabilidades operacionais provocadas pelas altas frações de gás livre (FGL) em sua admissão. Este trabalho envolveu três etapas principais: 1) projeto e implementação dos controladores PID em simulador transiente unidimensional de escoamento de fluidos (OLGA) a partir do modelo de um poço marítimo; 2) simulação de dados associados a ocorrência de falhas no processo em malha fechada, relacionadas a mudanças nas condições dos equipamentos submarinos e nas propriedades dos fluidos, de reservatório e da planta; e 3) tratamento e análise dos dados em Matlab a partir da aplicação de técnicas de detecção e diagnóstico de falhas baseadas em análise de componentes principais (PCA) e estatísticas T2 e Q (Hotteling’s). Os resultados mostram que a aplicação da teoria de controle clássico contribui para a automação do método BCS ao promover o controle do ponto de operação da bomba em eventos de aceleração/desaceleração e o funcionamento ininterrupto do sistema de elevação em condições que levariam a altas FGL na bomba. Adicionalmente, a camada de monitoramento é fundamental para detectar e diagnosticar falhas no processo, indicando ao operador as situações que demandam sintonia dos controladores e ajuste de setpoints de modo a manter o desempenho para o qual foram projetados.
The automation of artificial lift methods has great potential to increase operational efficiency of petroleum wells. In this context, this work presents a proposal for automatic control and operational monitoring applied to Electrical Submersible Pumps in a Pumping Module, which is part of an offshore production system. The proposal involves the implementation of PID controllers in a switching structure composed of control loops of the pressure differential supplied by the pump and of the intake pressure, and a monitoring layer of the control system performance. The controllers are designed to a) control the ESP operating point and b) prevent the occurrence of operational instabilities caused by high gas void fractions (GVF) on its intake. Three major steps were performed on this work: 1) design and implementation of PID controllers on a transient flow simulator (OLGA) using a model of offshore well; 2) data simulation associated with process failures in closed loop which were related to changes on subsea equipment conditions and in properties of fluids, reservoir and plant; and 3) treatment and analysis of data in Matlab applying fault detection and diagnosis techniques based on principal component analysis (PCA) and Hotteling’s T2 and Q statistics. The results indicate that the application of classical control theory contributes to the ESP automation ensuring the control of the pump operating point on events of acceleration/deceleration and the uninterrupted operation of the artificial lift system in conditions that would lead to high GVF on pump. In addition, the monitoring layer is crucial to detect and diagnose failures in the process, indicating to operator the situations that require controller tuning and adjustment of setpoints in order to keep the performance which it was designed for.
URI: http://repositorio.ufes.br/handle/10/9676
Aparece nas coleções:PPGEE - Dissertações de mestrado

Arquivos associados a este item:
Arquivo TamanhoFormato 
tese_8798_Francisco Raphael Bacellar.pdf1.72 MBAdobe PDFVisualizar/Abrir


Os itens no repositório estão protegidos por copyright, com todos os direitos reservados, salvo quando é indicado o contrário.