Análise e diagnóstico de falhas em sistemas de bombeio centrífugo submersos

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Leandro, Flávio Luís, 1982-
Data de Publicação: 2022
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/5638
Resumo: Orientadores: Marcelo Souza de Castro, Valdir Estevam
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spelling Análise e diagnóstico de falhas em sistemas de bombeio centrífugo submersosFailure analysis and diagnosis in electrical submersible pumping systemsBombas centrífugas - SubmersaModelagem e simulaçãoLógica fuzzyElectrical submersible pumpModeling and simulationFuzzy LogicOrientadores: Marcelo Souza de Castro, Valdir EstevamDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica, Instituto de GeocienciasResumo: A indústria do petróleo é caracterizada por suas atividades onerosas e cíclicas. Diante desta realidade, as empresas buscam maximizar suas receitas, enquanto direcionam esforços para diminuir seus custos operacionais e de manutenção. Visto isto, o sistema de Bombeio Centrífugo Submerso (BCS) sintetiza este contexto devido a sua notória capacidade de melhorar o desempenho da produção de poços de petróleo e também em função dos altos custos envolvidos em sua operacionalização. O objetivo deste trabalho é desenvolver um sistema de análise e diagnóstico de falhas voltado para o sistema BCS e seus componentes: bomba, motor, cabo e selo protetor, baseado no conhecimento especialista juntamente com análises estatísticas representadas por indicadores de confiabilidade. Para fundamentar esta modelagem, dados de variáveis como: pressão de entrada e saída da bomba, corrente elétrica, temperaturas no motor e vibração, foram obtidos a partir de sensores de fundo. A caracterização do problema baseou-se em cálculos envolvendo modelo homogêneo gás-líquido, estimativa de viscosidade do óleo utilizando correlações como o método ASTM, correção das curvas da bomba, caracterização das fronteiras do gás, entre outras informações relacionadas aos limites operacionais de acordo com norma API e com a experiência do especialista. O programa MAICE foi utilizado para a realização dos cálculos em si e para a criação de regras, baseadas em lógica fuzzy, implementadas em três níveis de modelagem para identificar as possíveis falhas. A utilização do recurso Interface Homem-Máquina (MAICE), permitiu ao usuário identificar além da situação operacional normal, outras situações simulando falhas relacionadas a problemas de curto-circuito, bomba-surging e vibração em excesso. Os resultados encontrados exploram as possíveis causas referentes às falhas, determinando em quais porcentagens as combinações entre as variáveis influenciaram os diagnósticos. Conclui-se, portanto, que os resultados apresentados neste trabalho foram coerentes em relação aos dados analisados convergindo com a base de conhecimento do especialista implementada na modelagem do sistemaAbstract: The petroleum industry is characterized by its costly and cyclical activities. Given this reality, companies seek to maximize their revenues, while directing efforts to decrease their operational and maintenance costs. In this context, the Submerged Centrifugal Pump (SCP) system synthesizes this context due to its notorious capacity to improve the production performance of oil wells and also due to the high costs involved in its operationalization. The aim of this work is to develop a fault analysis and diagnosis system for the BCS system and its components: pump, motor, cable and protective seal, based on expert knowledge along with statistical analysis represented by reliability indicators. To support this modeling, data on variables such as intake and discharge pump pressure, electrical current, motor temperatures and vibration were obtained from downhole sensors. The problem characterization was based on calculations involving the homogeneous gas-liquid model, estimation of oil viscosity using correlations such as the ASTM method, correction of the pump curves, characterization of the gas boundaries, among other information related to operational limits according to the API standard and the expert's experience. The MAICE software was used to perform the calculations themselves and to create rules, based on fuzzy logic, implemented in three modeling levels to identify the possible failures. The use of the Human-Machine Interface feature (MAICE), allowed the user to identify besides the normal operational situation, other situations simulating failures related to short-circuit problems, pump-surging and excessive vibration. The results found explored the possible causes referring to the failures, determining in which percentages the combinations between the variables influenced the diagnoses. It is concluded, therefore, that the results presented in this work were consistent in relation to the analyzed data converging with the expert's knowledge base implemented in the modeling of the systemMestradoExplotaçãoMestre em Ciências e Engenharia de PetróleoCAPES23038.006298/2020-91[s.n.]Castro, Marcelo Souza de, 1986-Estevam, Valdir, 1952-Biazussi, Jorge LuizSchnitman, LeizerUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia MecânicaUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de GeociênciasPrograma de Pós-Graduação em Ciências e Engenharia de PetróleoUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASLeandro, Flávio Luís, 1982-20222022-05-19T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf1 recurso online (132 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/5638LEANDRO, Flávio Luís. Análise e diagnóstico de falhas em sistemas de bombeio centrífugo submersos. 2022. 1 recurso online (132 p.) 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