Controle aplicado a poços com método de elevação e bombeio centrífugo submerso

The Electrical Submersible Pumping is an artificial lift method for oil wells employed in onshore and offshore areas. The economic revenue of the petroleum production in a well depends on the oil flow and the availability of lifting equipment. The fewer the failures, the lower the revenue shortfall and costs to repair it. The frequency with which failures occur depends on the operating conditions to which the pumps are submitted. In high-productivity offshore wells monitoring is done by operators with engineering support 24h/day, which is not economically viable for the land areas. In this context, the automation of onshore wells has clear economic advantages. This work proposes a system capable of automatically control the operation of electrical submersible pumps, installed in oil wells, by an adjustment at the electric motor rotation based on signals provided by sensors installed on the surface and subsurface, keeping the pump operating within the recommended range, closest to the well s potential. Techniques are developed to estimate unmeasured variables, enabling the automation of wells that do not have all the required sensors. The automatic adjustment, according to an algorithm that runs on a programmable logic controller maintains the flow and submergence within acceptable parameters avoiding undesirable operating conditions, as the gas interference and high engine temperature, without need to resort to stopping the engine, which would reduce the its useful life. The control strategy described, based on modeling of physical phenomena and operational experience reported in literature, is materialized in terms of a fuzzy controller based on rules, and all generated information can be accompanied by a supervisory system

O bombeio centrífugo submerso é um método de elevação artificial de petróleo empregado em áreas terrestres ou marítimas. A receita econômica da produção de petróleo em um poço depende da vazão de óleo e da disponibilidade do equipamento de elevação. Quanto menos falhas, menores serão as receitas cessantes e os custos para repará-las. A frequência com que as falhas ocorrem depende das condições operacionais às quais as bombas são submetidas. Em poços marítimos de alta produtividade o acompanhamento é feito por operadores com suporte de engenharia 24h/dia, o que não é economicamente viável para as áreas terrestres. Nesse contexto, a automação de poços terrestres apresenta vantagens econômicas claras. Neste trabalho é proposto um sistema capaz de controlar automaticamente a operação de bombas centrífugas submersas instaladas em poços produtores de petróleo, via ajuste na rotação do motor elétrico, a partir de sensores instalados na superfície e subsuperfície, mantendo a bomba operando dentro da faixa recomendada, o mais próximo possível do potencial do poço. São desenvolvidas técnicas de estimativa de variáveis não medidas, possibilitando a automação de poços que não possuem todos os sensores requeridos. O ajuste automático, conforme um algoritmo que é executado em um controlador lógico programável, mantém a vazão e a submergência dentro de parâmetros aceitáveis, evitando condições operacionais indesejáveis como a interferência de gás e a elevada temperatura do motor, sem a necessidade de recorrer ao desligamento do motor, o que reduziria a sua vida útil. A estratégia de controle descrita, baseada na modelagem dos fenômenos físicos e na experiência operacional registrada na literatura, é materializada em termos de um controlador Fuzzy baseado em regras, sendo que todas as informações geradas podem ser acompanhadas por um sistema supervisório