Made available in DSpace on 2014-12-17T14:08:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FelipeCAC.pdf: 1359871 bytes, checksum: 241fcfb66da39be9d48445bc9f6d11de (MD5) Previous issue date: 2009-06-30 / This work proposes an environment for programming programmable logic controllers applied to oil wells with BCP type method of artificially lifting. The environment will have an editor based in the diagram of sequential functions for programming of PLCs. This language was chosen due to the fact of being high-level and accepted by the international standard IEC 61131-3. The use of these control programs in real PLC will be possible with the use of an intermediate level of language based on XML specification PLCopen T6 XML. For the testing and validation of the control programs, an area should be available for viewing variables obtained through communication with a real PLC. Thus, the main contribution of this work is to develop a computational environment that allows: modeling, testing and validating the controls represented in SFC and applied in oil wells with BCP type method of artificially lifting / Este trabalho prop?e um ambiente computacional para programa??o de controladores l?gicos program?veis aplicados aos po?os de petr?leo com m?todo de eleva??o artificial do tipo BCP. O ambiente ter? um editor para programa??o de PLCs baseado principalmente no diagrama de fun??es sequenciais (SFC). Esta linguagem foi escolhida por ser considerada de alto n?vel e por ser aceita pelo padr?o internacional IEC 61131-3. O uso destes programas de controle em PLCs reais ser? poss?vel com a utiliza??o de uma linguagem de n?vel intermedi?rio baseada na especifica??o TC6 XML pela organiza??o PLCopen. Para os testes e a valida??o dos programas de controle, dever? ser disponibilizada uma ?rea para visualiza??o das vari?veis obtidas atrav?s da comunica??o com um PLC real. Desta forma, a principal contribui??o deste trabalho ? desenvolver um ambiente computacional que permita: modelar, testar e validar os controles representados em SFC e aplicados nos po?os petrol?feros com m?todo de eleva??o artificial do tipo BCP

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:08:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TiagoSB_DISSERT.pdf: 2511631 bytes, checksum: 6bc0111c2afb2c48acf040134ddb6f46 (MD5) Previous issue date: 2011-07-22 / From their early days, Electrical Submergible Pumping (ESP) units have excelled in lifting much greater liquid rates than most of the other types of artificial lift and developed by good performance in wells with high BSW, in onshore and offshore environments. For all artificial lift system, the lifetime and frequency of interventions are of paramount importance, given the high costs of rigs and equipment, plus the losses coming from a halt in production. In search of a better life of the system comes the need to work with the same efficiency and security within the limits of their equipment, this implies the need for periodic adjustments, monitoring and control. How is increasing the prospect of minimizing direct human actions, these adjustments should be made increasingly via automation. The automated system not only provides a longer life, but also greater control over the production of the well. The controller is the brain of most automation systems, it is inserted the logic and strategies in the work process in order to get you to work efficiently. So great is the importance of controlling for any automation system is expected that, with better understanding of ESP system and the development of research, many controllers will be proposed for this method of artificial lift. Once a controller is proposed, it must be tested and validated before they take it as efficient and functional. The use of a producing well or a test well could favor the completion of testing, but with the serious risk that flaws in the design of the controller were to cause damage to oil well equipment, many of them expensive. Given this reality, the main objective of the present work is to present an environment for evaluation of fuzzy controllers for wells equipped with ESP system, using a computer simulator representing a virtual oil well, a software design fuzzy controllers and a PLC. The use of the proposed environment will enable a reduction in time required for testing and adjustments to the controller and evaluated a rapid diagnosis of their efficiency and effectiveness. The control algorithms are implemented in both high-level language, through the controller design software, such as specific language for programming PLCs, Ladder Diagram language. / Desde a sua concep??o, as unidades de Bombeio Centr?fugo Submerso (BCS) destacaram- se pelas altas vaz?es desenvolvidas e pelo bom desempenho em po?os com alto BSW, tanto em ambientes onshore como offshore. Em qualquer sistema de eleva??o, sua vida ?til e a frequ?ncia das interven??es s?o de fundamental import?ncia, em virtude dos elevados custos das sondas e dos equipamentos, al?m dos prejuizos oriundos de uma parada na produ??o. Na busca por uma maior vida ?til do sistema, surge a necessidade de que o mesmo trabalhe com efici?ncia e dentro dos limites de seguran?a de seus equipamentos, isso implica na necessidade de peri?dicos ajustes, monitoramento e controle. Como ? crescente a perspectiva de se minimizar as a??es humanas diretas, esses ajustes dever?o ser feitos cada vez mais via automa??o. A automa??o do sistema n?o s? possibilita uma maior vida ?til, mas tamb?m um maior controle sobre a produ??o do po?o. O controlador ? o c?rebro da maioria dos sistemas de automa??o, concentrando l?gica e estrat?gias necess?rias a atua??o no processo de maneira a lev?-lo a trabalhar com efici?ncia. Tal ? a import?ncia do controle para qualquer sistema de automa??o que se espera que, com o desenvolver das pesquisas e melhor conhecimento do BCS, muitos controladores venham a ser propostos para este m?todo de eleva??o. Depois que um controlador ? proposto, o mesmo deve ser testado e validado antes de se tom?-lo como eficiente e funcional. O uso de um po?o produtor ou de um po?o de teste poderia viabilizar a realiza??o de testes, mas com o s?rio risco de que falhas no projeto do controlador viessem a ocasionar danos aos equipamentos do po?o, muitos deles de custo elevado. Diante dessa realidade, o objetivo deste trabalho ? apresentar um ambiente para avalia??o de controladores fuzzy para po?os equipados com o m?todo BCS, utilizando-se de um simulador computacional representando um po?o virtual, de um software de projeto de controladores fuzzy e de um CLP comercial. O uso do ambiente proposto possibilitar? uma redu??o no tempo requerido para a realiza??o dos testes e ajustes necess?rios ao controlador avaliado e um diagn?stico r?pido de sua efici?ncia e efic?cia. Os algoritmos de controle s?o implementados tanto em linguagem de alto n?vel, atrav?s do software de projeto de controladores, como em linguagem espec?fica para programa??o de CLPs, a linguagem de Diagramas Ladder.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:09:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FilipeOQ_TESE.pdf: 3544001 bytes, checksum: a41be36b03f0fc409d26c8565085c60f (MD5) Previous issue date: 2010-02-25 / In the artificial lift method by Electrical Submersible Pump (ESP), the energy is transmitted for the well?s deep through a flat electric handle, where it is converted into mechanical energy through an engine of sub-surface, which is connected to a centrifugal pump. This transmits energy to the fluid under the pressure form, bringing it to the surface In this method the subsurface equipment is basically divided into: pump, seal and motor. The main function of the seal is the protect the motor, avoiding the motor?s oil be contaminated by oil production and the consequent burning of it. Over time, the seal will be wearing and initiates a contamination of motor oil, causing it to lose its insulating characteristics. This work presents a design of a magnetic sensor capable of detecting contamination of insulating oil used in the artificial lift method of oil-type Electrical Submersible Pump (ESP). The objective of this sensor is to generate alarm signal just the moment when the contamination in the isolated oil is present, enabling the implementation of a predictive maintenance. The prototype was designed to work in harsh conditions to reach a depth of 2000m and temperatures up to 150?C. It was used a simulator software to defined the mechanical and electromagnetic variables. Results of field experiments were performed to validate the prototype. The final results performed in an ESP system with a 62HP motor showed a good reliability and fast response of the prototype. / No m?todo de eleva??o artificial de petr?leo por Bombeio Centr?fugo Submerso (BCS) a energia el?trica ? transmitida para o fundo do po?o atrav?s de um cabo, onde ? transformada em energia mec?nica por um motor de sub-superf?cie, o qual est? conectado a uma bomba centr?fuga, que transmite a energia para o fluido sob a forma de press?o, elevando-o para a superf?cie. Neste m?todo, os equipamentos de sub-superf?cie subdividem-se basicamente em: bomba, selo e motor. A principal fun??o do selo ? a prote??o do motor, evitando a contamina??o do ?leo do motor pelo ?leo de produ??o e a conseq?ente queima do mesmo. Com o tempo, o selo vai desgastando-se e come?a haver uma contamina??o do ?leo do motor, fazendo com que o mesmo perca a sua caracter?stica isolante. Este trabalho apresenta um projeto de um sensor magn?tico capaz de detectar a contamina??o do ?leo isolante utilizado no m?todo de eleva??o artificial de petr?leo do tipo (BCS). O objetivo deste sensor ? gerar um sinal de alarme apenas no momento em que a contamina??o do ?leo isolante estiver presente, possibilitando ? execu??o de uma manuten??o preditiva. O prot?tipo foi projetado para trabalhar em condi??es operacionais severas, podendo alcan?ar uma profundidade de 2000m e temperaturas at? 150?C. Foi utilizado um software simulador para definir as vari?veis mec?nicas e eletromagn?ticas. Experimentos de campo foram realizados para validar o prot?tipo. Os resultados finais realizados em um sistema BCS com um motor de 62HP mostrou uma boa confiabilidade e resposta r?pida do prot?tipo.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:54:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 BennoWA.pdf: 2840837 bytes, checksum: 9aeb78caaab0d5311260d71632eb20e8 (MD5) Previous issue date: 2008-02-08 / The progressing cavity pump artificial lift system, PCP, is a main lift system used in oil production industry. As this artificial lift application grows the knowledge of it s dynamics behavior, the application of automatic control and the developing of equipment selection design specialist systems are more useful. This work presents tools for dynamic analysis, control technics and a specialist system for selecting lift equipments for this artificial lift technology. The PCP artificial lift system consists of a progressing cavity pump installed downhole in the production tubing edge. The pump consists of two parts, a stator and a rotor, and is set in motion by the rotation of the rotor transmitted through a rod string installed in the tubing. The surface equipment generates and transmits the rotation to the rod string. First, is presented the developing of a complete mathematical dynamic model of PCP system. This model is simplified for use in several conditions, including steady state for sizing PCP equipments, like pump, rod string and drive head. This model is used to implement a computer simulator able to help in system analysis and to operates as a well with a controller and allows testing and developing of control algorithms. The next developing applies control technics to PCP system to optimize pumping velocity to achieve productivity and durability of downhole components. The mathematical model is linearized to apply conventional control technics including observability and controllability of the system and develop design rules for PI controller. Stability conditions are stated for operation point of the system. A fuzzy rule-based control system are developed from a PI controller using a inference machine based on Mandami operators. The fuzzy logic is applied to develop a specialist system that selects PCP equipments too. The developed technics to simulate and the linearized model was used in an actual well where a control system is installed. This control system consists of a pump intake pressure sensor, an industrial controller and a variable speed drive. The PI control was applied and fuzzy controller was applied to optimize simulated and actual well operation and the results was compared. The simulated and actual open loop response was compared to validate simulation. A case study was accomplished to validate equipment selection specialist system / O sistema de eleva??o por bombeio de cavidades progressivas, BCP, tem se tornado uma importante tecnologia de produ??o de po?os de petr?leo. Na medida em que cresce o uso desta t?cnica, torna-se cada vez mais ?til o conhecimento de seu comportamento din?mico, a aplica??o das tecnologias de controle e o desenvolvimento de sistemas especialistas para dimensionamento dos equipamentos. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de ferramentas de an?lise, controle e dimensionamento a serem aplicadas a este m?todo de eleva??o. O m?todo de eleva??o artificial por bombeio de cavidades progressivas ? composto por uma bomba de cavidades progressivas instalada dentro do po?o na extremidade inferior da coluna de produ??o atrav?s das quais o fluido ? bombeado. A bomba, que consiste de duas pe?as, um estator e um rotor ? acionada atrav?s da rota?ao do rotor atrav?s de uma coluna de hastes. Os equipamentos de superf?cie geram e transmitem a rota??o para esta coluna de hastes. Em primeiro lugar, apresenta-se o desenvolvimento de uma modelagem matem?tica din?mica completa do sistema de eleva??o por bombeio de cavidades progressivas. Este modelo ? simplicado para uso em diversas situa??es, inclusive a condi??o de regime permanente para fins de dimensionamento do sistema. A partir deste modelo matem?tico foi desenvolvido um simulador din?mico do sistema capaz de auxiliar na an?lise do sistema e atuar em conjunto com controladores de forma a permitir o teste e desenvolvimento de algoritmos de controle. O desenvolvimento seguinte visa aplicar as t?cnicas de controle ao sistema de eleva??o por bombeio de cavidades progressivas com a finalidade de otimizar a velocidade de bombeio de forma a se obter produtividade e durabilidade dos componentes de sub- superf?cie. ? feita a lineariza??o do modelo matem?tico, permitindo aplicar as t?cnicas convencionais de controle, incluindo a an?lise de observabilidade e controlabilidade, estabelecendo t?cnicas de projeto de controle PI. As condi??es de estabilidade s?o estabelecidas em torno do ponto de opera??o para o modelo linearizado. ?, tamb?m, desenvolvido um sistema de controle fuzzy baseado em regras a partir de um sistema de controle PI utilizando uma m?quina de infer?ncia baseada nas t-normas de Mandami. A l?gica fuzzy tamb?m ? aplicada no desenvolvimento de um sistema especialista para dimensionamento de BCP baseado em l?gica fuzzy. As t?cnicas de simula??o, lineariza??o e obten??o da fun??o de transfer?ncia linearizada foram aplicadas a um po?o real ao qual foi implementado um sistema de controle constitu?do de sensor de press?o de suc??o da bomba, controlador industrial e variador de freq??ncia. Aplicaram-se as t?cnicas de projeto de controle PI e controlador fuzzy ao po?o e comparou-se o comportamento dos dois controladores por simula??o. A resposta em malha aberta da fun??o de transfer?ncia foi comparada com a resposta em malha aberta medida no po?o, para fins de valida??o da t?cnica de modelagem matem?tica e de simula??o utilizadas. Foi realizado um estudo de caso de dimensionamento de sistema BCP para valida??o do sistema especialista

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:55:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FelipeDMO.pdf: 2614728 bytes, checksum: fd69e303891800912ab5260562a5545d (MD5) Previous issue date: 2009-02-13 / This dissertation aims to develop a software applied to a communication system for a wireless sensor network (WSN) for tracking analog and digital variables and control valve of the gas flow in artificial oil s elevation units, Plunger Lift type. The reason for this implementation is due to the fact that, in the studied plant configuration, the sensors communicate with the PLC (Programmable and Logic Controller) by the cables and pipelines, making any changes in that system, such as changing the layout of it, as well as inconveniences that arise from the nature of the site, such as the vicinity s animals presence that tend to destroy the cables for interconnection of sensors to the PLC. For software development, was used communication polling method via SMAC protocol (Simple Medium Access ControlIEEE 802.15.4 standard) in the CodeWarrior environment to which generated a firmware, loaded into the WSN s transceivers, present in the kit MC13193-EVK, (all items described above are owners of Freescale Semiconductors Inc.). The network monitoring and parameterization used in its application, was developed in LabVIEW software from National Instruments. The results were obtained through the observation of the network s behavior of sensors proposal, focusing on aspects such as: indoor and outdoor quantity of packages received and lost, general aspects of reliability in data transmission, coexistence with other types of wireless networks and power consumption under different operating conditions. The results were considered satisfactory, which showed the software efficiency in this communication system / Este trabalho tem por finalidade desenvolver um software aplicado a um sistema de comunica??o de uma rede de sensores sem fio (RSSF), para monitoramento de vari?veis anal?gicas, digitais e comando de v?lvulas de passagem do fluxo de g?s em unidades de eleva??o artificial de petr?leo e g?s natural do tipo Plunger Lift. A raz?o desta implementa??o deve-se ao fato que, na configura??o da planta estudada, os sensores comunicam-se com o CLP (Controlador L?gico Program?vel) atrav?s de cabos e dutos, dificultando eventuais modifica??es nesse sistema, tais como mudan?a de layout do mesmo, al?m de inconveni?ncias que venham a surgir da pr?pria natureza do local, como a presen?a de animais nas redondezas que tendem a destruir os cabos de interconex?o dos sensores ao CLP. Para o desenvolvimento do software, foi utilizado o m?todo de comunica??o polling, atrav?s do protocolo SMAC (Simple Medium Access Control - padr?o IEEE 802.15.4), no ambiente CodeWarrior, ao qual gerou um firmware, carregado nas placas de monitoramento da RSSF, presentes no kit MC13193-EVK, (todos os itens descritos acima s?o propriet?rios da Freescale Semiconductors Inc.). O monitoramento e parametriza??o da rede utilizou uma aplica??o, desenvolvida no software LabVIEW, da National Instruments. Os resultados foram obtidos atrav?s da observa??o do comportamento da rede de sensores proposta, focando aspectos, tais como: quantidade de pacotes recebidos e perdidos em ambientes externos (Outdoor) e internos (Indoor), aspectos gerais de confiabilidade na transmiss?o dos dados, coexist?ncia entre outros tipos de redes sem fio e consumo de energia sob diferentes condi??es de opera??o. Os resultados obtidos foram considerados satisfat?rios, o que comprovou a efici?ncia do software neste sistema de comunica??o

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2017-09-05T19:25:26Z No. of bitstreams: 1 LeonardoAsforaDeOliveira_DISSERT.pdf: 3243516 bytes, checksum: fb2dc43eeb22b49aabf1764ae000b894 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2017-09-13T23:26:22Z (GMT) No. of bitstreams: 1 LeonardoAsforaDeOliveira_DISSERT.pdf: 3243516 bytes, checksum: fb2dc43eeb22b49aabf1764ae000b894 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-13T23:26:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LeonardoAsforaDeOliveira_DISSERT.pdf: 3243516 bytes, checksum: fb2dc43eeb22b49aabf1764ae000b894 (MD5) Previous issue date: 2017-06-30 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior (CAPES) / Quando o reservat?rio n?o possui energia suficiente para elevar os fluidos ? superf?cie ou quando a vaz?o de surg?ncia n?o ? economicamente vi?vel, faz-se necess?rio a instala??o de m?todos de eleva??o artificial. Nestes est?o inclusos aqueles denominados de bombeados, que se valem da instala??o de uma bomba de subsuperf?cie no fundo do po?o. Devido ao princ?pio de funcionamento destas bombas, elas apresentam redu??o de performance quando succionam g?s livre advindo do reservat?rio. Isso justifica a completa??o destes po?os sem a utiliza??o de packer e com separadores de g?s na suc??o das bombas, de forma a redirecionar parte do g?s livre para o espa?o anular. O g?s separado ? ent?o transferido ? linha de surg?ncia atrav?s de uma v?lvula de reten??o, que permite sua passagem sempre que a press?o de revestimento for maior do que a da linha. No entanto, em muitos casos a press?o de linha ? alta, fazendo com que o g?s seja aprisionado no anular, elevando a press?o de revestimento e reduzindo a submerg?ncia destas bombas. Nos casos mais cr?ticos, quando o reservat?rio j? encontra-se depletado, a press?o de revestimento compreende parcelas significativas da press?o de fluxo de fundo, de forma que o n?vel de l?quido pode atingir a suc??o das bombas, tornando a produ??o inst?vel ou, muitas vezes, inviabilizando-a. Este trabalho, portanto, se prop?e a estudar uma poss?vel solu??o para este problema, advinda de uma colabora??o entre Petrobras e UFRN: a instala??o de ejetores na linha de surg?ncia. Ejetores s?o equipamentos que se utilizam da energia de um fluido, denominado de fluido motriz, para aspirar ou succionar outro, denominado de secund?rio. Nesta aplica??o, a pr?pria produ??o do po?o de petr?leo seria utilizada para aspirar o g?s do anular. Ao longo do texto, ? desenvolvida uma modelagem matem?tica simplificada para fins de an?lise de performance e dimensionamento destes ejetores, onde foram utilizados os princ?pios da conserva??o de massa, momento e energia em cada se??o do ejetor. Este modelo foi verificado e ajustado atrav?s da fluidodin?mica computacional utilizando o software CFX da empresa ANSYS, vers?o 16.0. Por fim, a influ?ncia de um ejetor na linha de surg?ncia de um po?o que opera por Bombeio Centr?fugo Submerso ? analisada atrav?s de an?lise nodal, onde foi poss?vel demonstrar que sua instala??o permite um aumento da vaz?o de produ??o do po?o quando este ? equipado com variador de frequ?ncia, mantendo inalterada a submerg?ncia. / When the reservoir doesn?t have enough energy to raise the fluids to the surface or when its natural flow rate isn?t economically viable, artificial lift methods are required. Among these there are those that are called pumping methods, which rely on bottomhole pumps. Because of their working principle, the performance of these pumps decrease when free gas is ingested. Therefore, sometimes gas separators are installed upstream of the pump in order to redirect some of the gas to the annulus, and the completion is made without a packer. The annulus and the production line are connected via a check valve, allowing gas flow from the annulus to the production line whenever the casing pressure is higher than the wellhead pressure. However, in some cases the wellhead pressure is high enough, causing the gas to get trapped in the annulus, increasing casing pressure and therefore reducing pumps? submergence. In the worst case scenario, when the reservoir is depleted, the casing pressure comprises significant part of the bottomhole pressure. When this is the case, the fluid level become very close to the suction ports, provoking flow instabilities or, in some cases, making it unfeasible. This dissertation intends to study one possible solution to this problem, which came about as part of a partnership between Petrobras and UFRN, which is the installation of an ejector in the production line. Ejectors are devices that utilizes the energy of a motive fluid in order to suck a secondary one. In this particularly application, the well?s own production is used to suck the separated gas from the annulus. Throughout the text, a simplified mathematical model is developed in order to conduct performance analysis and design by using the basic principles of conservation of mass, momentum and energy for control volumes. This model was verified with the aids of computational fluid dynamics, where the software CFX from ANSYS version 16.0 was utilized. Finally, ejector?s influence on an well equipped with an Electrical Submersible Pump is discussed utilizing nodal analysis, where it was shown that it?s possible to increase flow rate when a Variable Speed Drive (VSD) is available, maintaining the same submergence.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:56:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CarloFPSC.pdf: 941846 bytes, checksum: 5fe2e2c9851039018a0653de693d001c (MD5) Previous issue date: 2006-11-27 / Wireless sensor networks are reality nowadays. The growing necessity of connectivity between existing industrial plant equipments pushes the research and development of several technologies. The IEEE 802.15.4 LR-WPAN comes as a low-cost and powersaving viable solution, which are important concerns while making decisions on remote sensoring projects. This study intends to propose a wireless communication system which makes possible the monitoring of analogic and/or digital variables (i. e., the pressure studied) involved on the artificial methods for oil and gas lifting. The main issues are: To develop a software based on SMAC Standard in order to create a wireless network to monitoring analogic and/or digital variables; To evaluate the communication link based on the number of lost packets tested in different environments (indoor and outdoor) and To propose an instrumentation system consisting of wireless devices / As redes de sensores sem fio (RSSS) j? s?o uma realidade hoje em dia, pois a grande necessidade de conectividade entre os equipamentos existentes numa planta industrial impulsiona a pesquisa e o desenvolvimento de diversas tecnologias. O padr?o LR-WPAN IEE 802.15.4 apresenta-se como uma solu??o vi?vel, com baixo custo e baixo consumo de energia, requisitos importantes para a implanta??o de um sistema de sensoriamento remoto. A contribui??o deste trabalho consiste em propor um sistema de comunica??o sem fio, que possa monitorar vari?veis anal?gicas e/ou digitais (no caso do estudo em quest?o, a press?o) nos m?todos de eleva??o artificial de petr?leo e g?s natural. Os pontos principais deste estudo s?o: Desenvolver um software baseado no Padr?o SMAC com intuito de criar uma rede sem fio com fins de monitoramento de vari?veis anal?gicas e/ou digitais; Avaliar o enlace de comunica??o com rela??o a quantidade de pacotes perdidos em diferentes ambientes (ambientes internos (Indoor) e externos (Outdoor)) e, Propor um sistema de instrumenta??o utilizando tecnologia sem fio