Kadın meclisi çalışmaları

O presente trabalho está organizado da forma a seguir descrita.

1. Introdução 2. A Elevação de Petróleo 3. Simulador Dinâmico de BCP 4. Controle e Monitoramento 5. Sistema Especialista 6. Resultados

7. Conclusões e Recomendações

No capítulo 2, é apresentada a significação da elevação de petróleo dentro da atividade mais ampla da produção de petróleo. Primeiramente, são apresentadas as diversas fases da vida de um poço de petróleo. São detalhadas as atividades de perfuração, completação, produção e abandono. A seguir, define-se o que é a elevação de petróleo e as suas princi- pais modalidades, a elevação natural e a elevação artificial. São apresentados os diversos métodos de elevação: o bombeio mecânico, o gas lift, o bombeio centrífugo submerso, o bombeio por cavidades progressivas e o bombeio hidráulico à jato. O capítulo é finali- zado apresentando de uma maneira geral como é feito o controle automático de métodos de elevação.

No capítulo 3 são apresentadas a modelagem e o simulador dinâmico BCP. Descreve- se a estrutura do simulador, o sistema BCP como um todo e os modelos matemáticos adotados. Apresenta-se o modelo matemático tanto para comportamento em regime como para comportamento transiente de cada parte do sistema:

• Motor de Indução;

• Propriedades dos fluidos;

• Diferencial de pressão na bomba;

• Bomba;

• Coluna de hastes;

• Anular Revestimento - coluna de produção

Neste mesmo capítulo, descreve-se a sistemática de dimensionamento do sistema BCP e de simulação dinâmica. Apresenta-se ainda a interface gráfica do simulador. O capítulo é finalizado com o desenvolvimento de modelos simplificados para estudo de parada com rotor preso, parada normal, parada com atuação de sistema de controle de reversão e operação normal.

No capítulo 4, discorre-se sobre análise e o projeto do controle e monitoramento do sistema BCP. Trata-se, primeiramente, das possibilidades de instrumentação para moni- toramento e controle do sistema e suas vantagens e aplicações, tais como o registro de nível dinâmico, a medição de pressão de sucção e de recalque da bomba, a medição da carga axial, potência elétrica, torque e outras possibilidades. A seguir, aborda-se a análise e projeto do sistema de controle PI. É apresentado um modelo linear de BCP, com o qual se faz a análise de observabilidade e controlabilidade e um modelo linear simplificado, um modelo linearizado no ponto de operação tanto para as condições de bomba posi- cionada acima dos como para a bomba posicionada abaixo dos canhoneados. O modelo é utilizado como para se obter a resposta em malha aberta, e a resposta em malha fechada e a sistemática de projeto do controlador PI.

É abordada, então, a lógica fuzzy aplicada ao BCP com uma revisão de aplicações e os fundamentos teóricos da lógica fuzzy. Após esta fundamentação, é feito o desenvolvi- mento de um controlador PI- fuzzy e a sua comparação com o PI convencional.

O capítulo 5 trata do Sistema Especialista para Dimensionamento de BCP. São apre- sentados os objetivos de um sistema especialista, suas características, suas vantagens e desvantagens, seu funcionamento e uso. A seguir, são apresentadas as justificativas para desenvolvimento de um Sistema Especialista de Dimensionamento de BCP.

12 CAPÍTULO 1. INTRODUÇÃO

Também é abordado o dimensionamento do sistema BCP em sua versão clássica. Apresentam-se a estrutura do sistema especialista, os critérios de projeto que servem de base para o seu desenvolvimento, a estrutura de entrada de dados pelo usuário, a base de dados de equipamentos de BCP e a base de conhecimento que constituem este sistema. O capítulo é finalizado com a apresentação da Interface Gráfica do sistema desenvolvido.

O capítulo 6 trata dos resultados obtidos com o sistema de controle e o sistema espe- cialista de dimensionamento.

São detalhadas as instalações de campo, a aplicação da metodologia de projeto de PI e a especificação do controlador PI-fuzzy. São apresentadas a simulação e a resposta em malha aberta do sistema, a simulação comparada em malha fechada de ambos os sistemas de controle. É mostrado como se procedeu à codificação e teste do algoritmo de controle fuzzyno controlador, a parametrização da supervisão no SISAL [Souza et al. 2006] e os dados obtidos em campo são apresentados e analisados.

O sistema especialista é, por fim, validado através da solução de um problema pro- posto, através do detalhamento do processo de inferência e análise crítica dos resultados obtidos.

O trabalho é finalizado no capítulo 7 com a apresentação das contribuições, conclusões e recomendações para estudos futuros.

A elevação de Petróleo

A elevação de petróleo é um segmento da tecnologia de produção de petróleo que trata do escoamento de fluidos produzidos por um poço desde o fundo até a superfície incluindo o escoamento multifásico através da coluna de produção, os sistemas de bombeio de subsuperfície, os meios de transmissão de energia da superfície até o fundo do poço e o acoplamento do comportamento do sistema de elevação com o do reservatório.

A seleção do método de elevação depende de inúmeros fatores tais como as caracte- rísticas de reservatório, as características de perfuração e completação do poço, as facili- dades de produção disponíveis, o tipo de fluido produzido, a presença ou não de abrasivos, corrosivos e outros contaminantes. Outros aspectos não menos importantes são a local- ização do poço1_{, os custos operacionais e facilidades de instalação e operação.}

Cada método tem vantagens e desvantagens que o torna aplicável apenas em certas circunstâncias. A seleção do método de elevação mais adequado do ponto de vista técnico e econômico é um dos temas mais importantes em elevação de petróleo.

Este capítulo apresenta os principais métodos de elevação e seu princípio de fun- cionamento [Brown 1977]. Porém, antes de entrar no assunto elevação propriamente dito, é importante mostrar como este segmento se insere do contexto do processo de produção de petróleo [Thomas 2001].

2.1 O poço de Petróleo

O petróleo2_{, no sentido mais estrito de petróleo bruto, é uma substância natural oleosa,}

inflamável, quase sempre de densidade menor que a água, com características particulares de odor e cor que pode variar desde o incolor ou castanho claro até o preto, passando por verde e marrom (castanho), coloração esta relacionada à maior ou menor presença de certos componentes predominantes da mistura [Rosa et al. 2006].

É uma mistura complexa de compostos químicos cujos principais constituintes são os hidrocarbonetos, porém outros componentes estão na maioria dos casos presentes cuja es- trutura contém elementos químicos tais como o nitrogênio, o enxofre, o oxigênio, muitas

1_{onshore(em terra) ou offhore (na plataforma continental)} 2_{do latim petrus, pedra e oleum, óleo}

14 CAPÍTULO 2. A ELEVAÇÃO DE PETRÓLEO

vezes, metais, principalmente níquel e vanádio.

O petróleo é um recurso natural relativamente abundante ainda que limitado e, em função da duradoura permanência como principal fonte energética, as reservas se apre- sentam cada vez menores. Porém sua pesquisa envolve elevados custos e requer estudos de demorados e de elevada complexidade para um eficaz desenvolvimento e aproveita- mento de suas jazidas. É, também, a principal fonte mundial de energia, servindo como base para fabricação dos mais variados produtos, dentre os quais destacam-se: benzi- nas, óleo diesel, gasolina, alcatrão, polímeros plásticos e até mesmo medicamentos. Já provocou muitas guerras e é a principal fonte de renda de muitos países, sobretudo no Oriente Médio. Por isso tudo, a ciência, tecnologia e estudos relativos à pesquisa, desen- volvimento, extração, transporte e industrialização do petróleo são um dos tópicos mais importantes do ponto de vista econômico.

Segundo a hipótese mais aceita [Thomas 2001], que a origem do petróleo é orgânica, parte da constatação de que com o incremento de temperatura, as moléculas do querogênio, substância que teria se formado a partir de depósitos não oxidados de matéria orgânica, começariam a ser quebradas, gerando compostos orgânicos líquidos e gasosos, em um processo denominado catagênese. Para se ter uma acumulação de petróleo seria necessário que, após o processo de geração (cozinha de geração) e expulsão, ocorresse a migração do óleo e/ou gás através das camadas de rochas adjacentes, até encontrar uma rocha selante ou uma estrutura geológica que detenha seu caminho, sob a qual ocorrerá a acumulação do óleo e/ou gás em uma rocha porosa e permeável chamada rocha reservatório.

Mas a origem do petróleo ainda provoca celeuma. Embora a maioria dos geólogos ainda acreditem que o petróleo possa ser formado a partir de substâncias orgânicas proce- dentes da superfície terrestre , esta não é a única teoria sobre a sua formação. Os avanços científicos recentes em diversas áreas, tais como astronomia, astrofísica, oceanologia, biologia e termodinâmica, permitem supor uma origem abiogênica do petróleo e sua pos- terior contaminação por bactérias às quais serve de nutriente sendo que essas últimas deixam suas marcas que ainda induzem a um paradoxo para a maioria dos geólogos e outros pesquisadores [Ehrlich 2002].

O petróleo e o gás natural são encontrados tanto em terra quanto no mar, principal- mente nas bacias sedimentares (onde se encontram meios mais porosos, ou seja, reser- vatórios), mas também em rochas do embasamento cristalino. Os hidrocarbonetos, por- tanto, ocupam espaços porosos nas rochas, sejam eles entre grãos ou fraturas. São efe- tuados estudos das potencialidades das estruturas acumuladoras principalmente através de sísmica que é o principal método geofísico para a pesquisa dos hidrocarbonetos. As estruturas potencialmente portadoras de hidrocarbonetos são chamadas de armadilhas ou trapas. A figura 2.1 mostra uma falha com a camada permeável contendo água, óleo e gás e a camada impermeável no topo da estrutura. A figura 2.2) mostra uma armadilha por dobramento de uma estrutura de arenitos contendo óleo intercalados com folhelhos.

Durante a perfuração de um poço de petróleo, as rochas atravessadas são descritas, pesquisando-se a ocorrência de indícios de hidrocarbonetos. Logo após a perfuração são investigadas as propriedades radioativas, elétricas, magnéticas e elásticas das rochas da parede do poço através de ferramentas especiais (perfilagem) as quais também permitem ler as propriedades físicas das rochas, identificar e avaliar a ocorrência de hidrocarbone-

Figura 2.1: Armadilhas ou Trapas 1

16 CAPÍTULO 2. A ELEVAÇÃO DE PETRÓLEO

tos.