Implementação de malha de controle de Força-G acoplada à malha de controle de umidade em peneira vibratória
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Data de Publicação: | 2021 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFU |
Texto Completo: | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/41691 http://doi.org/10.14393/ufu.di.2021.484 |
Resumo: | The drilling process of an oil well is composed of several sub-processes, including solids control, in which the gravel coming from the well is separated from the drilling fluid that was injected mainly to lubricate and cool the drill during drilling. This fluid must be reconditioned to be reused, going through several separation steps, the first of which is the vibrating sieving step, which can be considered the most important, since other solids separation equipment can operate efficiently only if this step is working properly. The objective of this work was to evaluate the vibratory sieving process and verify how the moisture content behaves against the effect of independent variables in stationary conditions and also to evaluate the effect of g-force in transient regimes. Using a slurry formed by a suspension of sand, water and xanthan gum (with density and rheology similar to the real fluid), a central composite plan was made with two replicas at the central point, totaling 16 experiments. Thus, a model was identified that represents the behavior of the moisture content at steady state against the independent variables: g-force, screen inclination and feed flow. The moisture content was directly proportional to the g-force and feed flow variables, and inversely proportional to the slope variable. The operating point of the sieve that provided less moist solids was g-force (1.3), inclination (2.5º) and mud flow (55.9 kg/min). The sieve operating point that provided the wetter solids was g-force (2.3), slope (2.0º) and mud flow (300.0 kg/min). The static model identified together with a dynamic g-force model obtained experimentally were used to simulate the effect of the steady-state g-force variable in the Simulink™ environment of the Matlab™ application, adopting a slope of 2° and a flow rate of 76.5 kg/h. Thus, it was possible to define a g-force control strategy based on a humidity set point and adjust the parameters for possible disturbances imposed on the system. |
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Implementação de malha de controle de Força-G acoplada à malha de controle de umidade em peneira vibratóriaImplementation of G-Force control loop coupled with the humidity control loop in a vibrating screenPeneiramento vibratórioSeparação sólido-líquidoPerfuração de poços de petróleoForça-gVibrating screenDrilling of oil wellsSolid-liquid separationg-ForceCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::OPERACOES INDUSTRIAIS E EQUIPAMENTOS PARA ENGENHARIA QUIMICA::OPERACOES DE SEPARACAO E MISTURAEngenharia químicaForça (Mecânica)Malhas - Controle de qualidadePoços de petróleo - PerfuraçãoODS::ODS 9. Indústria, Inovação e infraestrutura - Construir infraestrutura resiliente, promover a industrialização inclusiva e sustentável, e fomentar a inovação.The drilling process of an oil well is composed of several sub-processes, including solids control, in which the gravel coming from the well is separated from the drilling fluid that was injected mainly to lubricate and cool the drill during drilling. This fluid must be reconditioned to be reused, going through several separation steps, the first of which is the vibrating sieving step, which can be considered the most important, since other solids separation equipment can operate efficiently only if this step is working properly. The objective of this work was to evaluate the vibratory sieving process and verify how the moisture content behaves against the effect of independent variables in stationary conditions and also to evaluate the effect of g-force in transient regimes. Using a slurry formed by a suspension of sand, water and xanthan gum (with density and rheology similar to the real fluid), a central composite plan was made with two replicas at the central point, totaling 16 experiments. Thus, a model was identified that represents the behavior of the moisture content at steady state against the independent variables: g-force, screen inclination and feed flow. The moisture content was directly proportional to the g-force and feed flow variables, and inversely proportional to the slope variable. The operating point of the sieve that provided less moist solids was g-force (1.3), inclination (2.5º) and mud flow (55.9 kg/min). The sieve operating point that provided the wetter solids was g-force (2.3), slope (2.0º) and mud flow (300.0 kg/min). The static model identified together with a dynamic g-force model obtained experimentally were used to simulate the effect of the steady-state g-force variable in the Simulink™ environment of the Matlab™ application, adopting a slope of 2° and a flow rate of 76.5 kg/h. Thus, it was possible to define a g-force control strategy based on a humidity set point and adjust the parameters for possible disturbances imposed on the system.Petrobrás - Petróleo Brasileiro S.ADissertação (Mestrado)O processo de perfuração de um poço de petróleo é composto de diversos subprocessos, entre eles, o de controle de sólidos, no qual é realizada a separação do cascalho proveniente do poço e o fluido de perfuração que foi injetado principalmente para lubrificar e resfriar a broca durante a perfuração. Esse fluido deve ser recondicionado para poder ser reutilizado, passando por diversas etapas de separação, sendo a primeira delas, a etapa de peneiramento vibratório, a qual pode ser considerada a mais importante, visto que os outros equipamentos de separação de sólidos podem operar eficientemente apenas se essa etapa estiver funcionando de forma adequada. O objetivo desse trabalho foi avaliar o processo de peneiramento vibratório e verificar como o teor de umidade se comporta frente ao efeito de variáveis independentes em condições estacionárias e também avaliar o efeito da força-g em regimes transientes. Utilizando-se de uma lama formada por uma suspensão de areia, água e goma xantana (com densidade e reologia semelhantes ao fluido real), foi feito um planejamento composto central com duas réplicas no ponto central, totalizando 16 experimentos. Com isso foi identificado um modelo que representa o comportamento do teor de umidade em estado estacionário frente as variáveis independentes: força-g, inclinação de tela e vazão de alimentação. O teor de umidade se mostrou diretamente proporcional às variáveis força-g e vazão de alimentação, e inversamente proporcional à variável inclinação. O ponto de operação da peneira que proporcionou a obtenção de sólidos menos úmidos foi força-g (1,3), inclinação (2,5º) e vazão de lama (55,9 kg/min). O ponto de operação da peneira que proporcionou a obtenção de sólidos mais úmidos foi força-g (2,3), inclinação (2,0º) e vazão de lama (300,0 kg/min). O modelo estático identificado juntamente com um modelo dinâmico de força-g obtido experimentalmente foram utilizados para simular o efeito da variável força-g em estado estacionário no ambiente Simulink™ do aplicativo Matlab™, adotando uma inclinação de 2° e vazão de 76,5 kg/h. Com isso foi possível definir uma estratégia de controle de força-g baseada em um setpoint de umidade e ajustar os parâmetros para simular possíveis perturbações impostas ao sistema.Universidade Federal de UberlândiaBrasilPrograma de Pós-graduação em Engenharia QuímicaGedraite, Rubenshttp://lattes.cnpq.br/9579409657715325Neiro, Sergio Mauro da Silvahttp://lattes.cnpq.br/2413961078748680Sislian, Rodrigohttp://lattes.cnpq.br/5757648320397958Pereira Junior, Wagner Vicente2024-07-18T15:10:41Z2024-07-18T15:10:41Z2021-08-26info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfPEREIRA JUNIOR, Wagner Vicente. Implementação de malha de controle de força-g acoplada à malha de controle de umidade em peneira vibratória. 2021. 72 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2021. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2021.484.https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/41691http://doi.org/10.14393/ufu.di.2021.484porhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/us/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFUinstname:Universidade Federal de Uberlândia (UFU)instacron:UFU2024-07-19T06:22:51Zoai:repositorio.ufu.br:123456789/41691Repositório InstitucionalONGhttp://repositorio.ufu.br/oai/requestdiinf@dirbi.ufu.bropendoar:2024-07-19T06:22:51Repositório Institucional da UFU - Universidade Federal de Uberlândia (UFU)false |
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PEREIRA JUNIOR, Wagner Vicente. Implementação de malha de controle de força-g acoplada à malha de controle de umidade em peneira vibratória. 2021. 72 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2021. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2021.484. https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/41691 http://doi.org/10.14393/ufu.di.2021.484 |
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