Controle Fuzzy para otimização da produção de poços de petróleo equipados por Plunger Lift
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Data de Publicação: | 2022 |
Tipo de documento: | Tese |
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Título da fonte: | Repositório Institucional da UFRN |
Texto Completo: | https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/52248 |
Resumo: | Um dos problemas mais comuns na indústria petrolífera é o acúmulo excessivo de líquidosno fundo do poço. Esse fenômeno geralmente resulta em taxas de produção reduzidasdevido aos altos valores da pressão de fluxo do fundo do poço. O Plunger Lift representauma solução de baixo custo para esse problema, usando um controlador para calcularparâmetros de operação. O desenvolvimento de um modelo matemático para o controledo Plunger Lift é considerada uma tarefa de difícil realização, já que consiste de umsistema altamente não linear com aspectos de dinâmica híbrida. Dessa forma, a aplicaçãode um controlador fuzzy para esse tipo de sistema representa uma boa alternativa, já quedispensa o uso de um modelo matemático, baseando-se na experiência de um especialista.Além disso, o fuzzy pode ser projetado para manipular uma válvula secundária na cabeçado poço a fim de aumentar a segurança operacional do sistema. Este trabalho apresentaa aplicação de um controlador fuzzy a um processo de Plunger Lift para otimizaçãoda produção e regulagem da velocidade média de subida do pistão. Os resultados daaplicação foram comparados com os de um controlador convencional do método de tempofixo. Perturbações na linha de produção e pressões estáticas estão presentes nos testespara aproximar a aplicação de um sistema real. Uma análise de índices gráficos e dedesempenho foi realizada, tendo o controlador implementado êxito em manter ótimastaxas de produção. A produção de gás e óleo do controlador fuzzy foi aproximadamente55% maior do que a do controlador de tempo fixo. O controlador fuzzy atingiu valoresoperacionais seguros para a velocidade média de subida do pistão, cerca de 4,5m/s. |
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Tese (Doutorado em Ciência e Engenharia de Petróleo) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 106 p.https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/52248Um dos problemas mais comuns na indústria petrolífera é o acúmulo excessivo de líquidosno fundo do poço. Esse fenômeno geralmente resulta em taxas de produção reduzidasdevido aos altos valores da pressão de fluxo do fundo do poço. O Plunger Lift representauma solução de baixo custo para esse problema, usando um controlador para calcularparâmetros de operação. O desenvolvimento de um modelo matemático para o controledo Plunger Lift é considerada uma tarefa de difícil realização, já que consiste de umsistema altamente não linear com aspectos de dinâmica híbrida. Dessa forma, a aplicaçãode um controlador fuzzy para esse tipo de sistema representa uma boa alternativa, já quedispensa o uso de um modelo matemático, baseando-se na experiência de um especialista.Além disso, o fuzzy pode ser projetado para manipular uma válvula secundária na cabeçado poço a fim de aumentar a segurança operacional do sistema. Este trabalho apresentaa aplicação de um controlador fuzzy a um processo de Plunger Lift para otimizaçãoda produção e regulagem da velocidade média de subida do pistão. Os resultados daaplicação foram comparados com os de um controlador convencional do método de tempofixo. Perturbações na linha de produção e pressões estáticas estão presentes nos testespara aproximar a aplicação de um sistema real. Uma análise de índices gráficos e dedesempenho foi realizada, tendo o controlador implementado êxito em manter ótimastaxas de produção. A produção de gás e óleo do controlador fuzzy foi aproximadamente55% maior do que a do controlador de tempo fixo. O controlador fuzzy atingiu valoresoperacionais seguros para a velocidade média de subida do pistão, cerca de 4,5m/s.One common problem in gas wells is the excessive accumulation of liquids at the bottom of the well. This phenomenon often results in reduced production rates due to high values of flowing bottom hole pressure. The Plunger Lift represents a low-cost solution to this problem that uses a controller to calculate operating parameters. The development of a mathematical model for the Plunger Lift control is considered a difficult task, since it consists of a highly non-linear system with aspects of hybrid dynamics. Thus, the application of a fuzzy controller for this type of system represents a good alternative, since it does not require the use of a mathematical model, based on the experience of an expert. In addition, fuzzy can be designed to manipulate a secondary valve at the wellhead in order to increase the operational safety of the system. This work presents the application of a fuzzy controller to a Plunger Lift process for production optimization and regulation of the average piston ascent speed. The application results were compared with those of a conventional controller of the fixed time method. Production line disturbances and static pressures are present in the tests to approximate the application to a real system. An analysis of graphics and performance indexes was performed and the controller implemented successfully maintained optimal production rates. The gas and oil production of the fuzzy controller was approximately 55% higher than that of the fixed-time controller. The fuzzy controller reached safe operational values for the average rise speed of the plunger, about 4.5 m/s.Universidade Federal do Rio Grande do NortePrograma de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de PetróleoUFRNBrasilFuzzy ControllerOptimizationinfo:eu-repo/semantics/openAccessPlunger Liftcontrolador FuzzyotimizaçãoControle Fuzzy para otimização da produção de poços de petróleo equipados por Plunger Liftinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisporreponame:Repositório Institucional da UFRNinstname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)instacron:UFRNORIGINALControleFuzzyotimizacao_Aires_2022.pdfapplication/pdf10559115https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/52248/1/ControleFuzzyotimizacao_Aires_2022.pdfeabef92af659a6eab385c585d4125702MD51123456789/522482023-05-08 16:28:48.778oai:https://repositorio.ufrn.br:123456789/52248Repositório de PublicaçõesPUBhttp://repositorio.ufrn.br/oai/opendoar:2023-05-08T19:28:48Repositório Institucional da UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)false |
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