1 |
Implementa??o de unidade experimental para controle da press?o anular de fundo durante o processo de cimenta??o de po?os de petr?leo / Implementation of experimental unit for downhole pressure control during the process of cementing well petroleumCOSTA, Frederico Martins 27 December 2016 (has links)
Submitted by Jorge Silva (jorgelmsilva@ufrrj.br) on 2017-07-28T17:55:36Z
No. of bitstreams: 1
2016 - Frederico Martins Costa.pdf: 7875693 bytes, checksum: 1f9e0aaff0875ac10e2311a35da16d31 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-28T17:55:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1
2016 - Frederico Martins Costa.pdf: 7875693 bytes, checksum: 1f9e0aaff0875ac10e2311a35da16d31 (MD5)
Previous issue date: 2016-12-27 / CAPES / The process of well cementing is very complex, beyond the fact that cement paste presents high density, different rheology fluids are injected into the annulus, altering downhole pressure due to changes on hydrostatic pressure and frictional losses. Knowing the operational window and assuring downhole pressure inside this constraint is primordial for security and well life cycle purposes. Due to downhole variations caused by the disturbances, the superior (fracture) and inferior window limits can be exceeded. As a result, loss circulation problems (mud penetration into a fracture) or kick (reservoir fluid inflow into the annulus) can disturb the cementing process, leading to serious accidents, financial losses, environmental damage and human losses. In order to represent the most important phenomena of cementing process, an experimental unit was built using on line flow, density and pressure measurements. Downhole pressure control through pumping 8, 11 and 14 ppg (lb/gal) fluids was analyzed under loss circulation and kick phenomena. The tracking of the downhole pressure at the set point, by employing a feedback control loop (PI), was implemented through using the opening index of the choke valve as the manipulated variable. / O processo de cimenta??o de po?os ? bastante complexo, al?m da pasta de cimento apresentar elevada densidade e ocorrer o bombeio de fluidos de diferentes reologias, a press?o no fundo do po?o sofre grandes varia??es, devido ? mudan?a na press?o hidrost?tica do po?o e ?s perdas por atrito. Conhecer a janela operacional do po?o e manter a press?o anular de fundo dentro desta ? primordial para a seguran?a e a vida ?til do po?o. Devido ?s varia??es na press?o ocasionadas pelos dist?rbios, a press?o anular de fundo pode extrapolar o limite superior (press?o de fratura) e o inferior (press?o de poros), da janela operacional. Ao extrapolar tais limites, os fluidos da regi?o anular podem migrar para a fratura (perda de circula??o) ou os fluidos nativos do reservat?rio podem migrar para a regi?o anular (kick), essas situa??es s?o indesejadas durante a cimenta??o, podendo causar s?rios acidentes, perdas humanas, preju?zos financeiros e danos ambientais irrevers?veis. Para representar os fen?menos mais importantes do processo de cimenta??o, foi constru?da uma unidade experimental com instrumenta??o capaz de quantificar vaz?o, densidade e press?o em tempo real. Foram analisados o comportamento da press?o anular de fundo no bombeio de fluidos com diferentes densidades (8, 11 e 14 ppg), al?m dos fen?menos de perda de circula??o com kick de g?s, controlando a press?o em um valor desejado (set point), utilizando uma estrat?gia de controle por realimenta??o (controlador PI), atrav?s do ?ndice da abertura da v?lvula choke.
|
2 |
Identifica??o e compara??o entre controle preditivo com modelo n?o linear e PI sintonizados com PSO em sistema de separa??o gravitacional de ?guia-?leo / Identification and comparison between predictive control with nonlinear model and PI control tuned using PSO in a gravitational separation system water-oilDantas, Andr? Felipe Oliveira de Azevedo 18 May 2012 (has links)
Made available in DSpace on 2015-03-03T15:07:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1
AndreFOAD_DISSERT.pdf: 2002320 bytes, checksum: 0ebf2e7fb75a8ce59284dc72a43ef7ba (MD5)
Previous issue date: 2012-05-18 / The separation methods are reduced applications as a result of the operational costs,
the low output and the long time to separate the
uids. But, these treatment methods
are important because of the need for extraction of unwanted contaminants in the oil
production. The water and the concentration of oil in water should be minimal (around
40 to 20 ppm) in order to take it to the sea. Because of the need of primary treatment,
the objective of this project is to study and implement algorithms for identification of
polynomial NARX (Nonlinear Auto-Regressive with Exogenous Input) models in closed
loop, implement a structural identification, and compare strategies using PI control and
updated on-line NARX predictive models on a combination of three-phase separator in
series with three hydro cyclones batteries. The main goal of this project is to: obtain an
optimized process of phase separation that will regulate the system, even in the presence
of oil gushes; Show that it is possible to get optimized tunings for controllers analyzing the
mesh as a whole, and evaluate and compare the strategies of PI and predictive control applied
to the process. To accomplish these goals a simulator was used to represent the three
phase separator and hydro cyclones. Algorithms were developed for system identification
(NARX) using RLS(Recursive Least Square), along with methods for structure models
detection. Predictive Control Algorithms were also implemented with NARX model updated
on-line, and optimization algorithms using PSO (Particle Swarm Optimization).
This project ends with a comparison of results obtained from the use of PI and predictive
controllers (both with optimal state through the algorithm of cloud particles) in the simulated
system. Thus, concluding that the performed optimizations make the system less
sensitive to external perturbations and when optimized, the two controllers show similar
results with the assessment of predictive control somewhat less sensitive to disturbances / Os m?todos de separa??o de ?leo e ?gua possuem, em sua maioria, aplica??es reduzidas devido ao custo operacional, a baixa efici?ncia de separa??o e ao alto tempo de processamento da separa??o. Por?m, Esses m?todos de tratamento s?o importantes devido
a necessidade de extra??o dos contaminantes mais indesejados no processo de produ??o do petr?leo, a ?gua, e ao mesmo tempo, a concentra??o de ?leo na ?gua deve ser m?nima
(da ordem de 40 a 20ppm) para o descarte regular da fase aquosa ao mar. A partir dessa
necessidade de tratamento prim?rio objetiva-se, neste trabalho, estudar e implementar algoritmos de identifica??o para modelos polinomiais NARX em malha fechada, detectando a estrutura dos modelos, e comparar estrat?gias de controle PI e preditivo utilizando os
modelos NARX (Nonlinear Auto-Regressive with Exogenous Input) atualizados online
em uma combina??o de separador trif?sico em s?rie com tr?s baterias de hidrociclones.
Os objetivos principais deste trabalho s?o obter um processo otimizado de separa??o trif?sica que regule o sistema, mesmo na presen?a de golfadas; mostrar que e poss?vel obter
sintonias otimizadas para os controladores analisando a malha como um todo; e, avaliar e comparar as estrat?gias de controle PI e preditivo aplicadas ao processo. Para cumprir estes objetivos foi utilizado um simulador para representar o separador trif?sico e
os hidrociclones, al?m de desenvolvidos algoritmos de identifica??o de sistemas (NARX) utilizando MQR (M?nimos Quadrados Recursivo), aliados a m?todos de detec??o de estrutura
de modelos. Tamb?m foram implementados algoritmos de controle preditivo com modelos NARX atualizados online, e algoritmos de otimiza??o que utilizam PSO (Particle
Swarm Optimization). O trabalho finaliza com a compara??o de resultados obtidos
a partir da utiliza??o dos controladores PI e preditivo no sistema simulado ambos com par?metros otimizados atrav?s do algoritmo de nuvem de part?culas, e concluindo que as otimiza??es realizadas tornam o regulat?rio menos sens?vel a perturba??es externas (golfadas)
e quando otimizados os dois controladores apresentam resultados similares, sendo
os resultados do preditivo um pouco menos sens?vel as perturba??es
|
3 |
Estudo de técnicas de controle de máquinas de relutância chaveada para aplicações em sistemas de acionamentos com velocidade variávelAlmeida, Lucas Alves de 27 February 2018 (has links)
Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2018-05-25T12:16:21Z
No. of bitstreams: 1
lucasalvesdealmeida.pdf: 7514122 bytes, checksum: a0029ec07180541f754e98112ec47b6b (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2018-06-14T11:52:17Z (GMT) No. of bitstreams: 1
lucasalvesdealmeida.pdf: 7514122 bytes, checksum: a0029ec07180541f754e98112ec47b6b (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-14T11:52:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1
lucasalvesdealmeida.pdf: 7514122 bytes, checksum: a0029ec07180541f754e98112ec47b6b (MD5)
Previous issue date: 2018-02-27 / Sistemas eletromecânicos são de grande importância atualmente, e a procura por maior eficiência e desempenho aliados a um menor custo justificam a busca por alternativas tanto em topologia quanto no controle e acionamento de tais sistemas. A máquina de relutância chaveada é capaz de cumprir estes requisitos e tem despertado o interesse de pesquisadores e empresas nos últimos anos, emergindo como uma alternativa viável em diversas aplicações. Porém, esta máquina possui características singulares. Por conta de sua estrutura duplamente saliente, seu funcionamento correto depende da aplicação de pulsos de corrente por determinados intervalos de tempo, e na sequência correta, seus parâmetros são variáveis no tempo, apresentando um comportamento com características não-lineares. Tais particularidades fazem com que seja difícil controlar o torque destas máquinas, as quais possuem a tendência de apresentar altas oscilações durante a mudança da excitação de cada fase. Este trabalho tem por objetivo contribuir com o estudo da modelagem e do acionamento de uma máquina de relutância chaveada. É apresentada sua modelagem matemática e um modelo de simulação que leva em consideração as não linearidades existentes. Em seguida são apresentadas técnicas de controle de corrente que incluem um regulador de histerese, um controlador PI e um controlador por modos deslizantes. Também é utilizado um método capaz de determinar o momento em que cada fase deve ser acionada, baseado no ângulo do rotor, e uma técnica de variação dos ângulos de acionamento de maneira dinâmica, usados em conjunto com os controladores propostos. O trabalho também caracteriza e apresenta as funções de divisão de torque como uma maneira de reduzir drasticamente as oscilações de torque. São apresentadas as operações como motor e como gerador, bem como um exemplo de aplicação de modo a ilustrar ambos os modos de operação. / Electromechanical systems have a huge relevance nowadays, and seeking for improvements in efficiency and performance at the lowest cost make valid to identify topological and control alternatives of these systems. The switched reluctance machine is capable to fulfill such requirements and emerges as an interesting field of research. Academics and industrial works shows that it is a promising alternative in several applications. However, this machine presents unique characteristics, like the doubly salient structure, the necessity to apply phase currents in a sequence determined by the stator/rotor pole ratio, its time variantparameters,andthestrongnonlinearcharacteristics. Suchsingularitiesmaketorque control hard, as it tends to present high ripples and makes a lot of noise. This thesis aims to contribute on switched reluctance machine modeling and drive system. A mathematical model is presented, and also a simulation model that accounts for nonlinearities, making possible to simulate the machine accurately in a computational environment. A hysteresis regulator, a PI controller and a sliding mode controller are designed and simulated. An algorithm to determine when each phase should be excited based on rotor angle is used, and a technique to change such firing angles dynamically is developed that can be used along with current control methods presented. The work also defines and presents torque sharing functions as a way to greatly reduce torque ripple. Motor and generator operation are contemplated, and both modes are illustrated in an application example.
|
4 |
Controle de vibrações mecânicas tipo "stick slip" em colunas de perfuraçãoArcieri, Michael Angel Santos 08 March 2013 (has links)
Mechanical vibrations are inevitable in drilling operations. Torsional stick-slip vibrations are vibrations that occur in drilling columns, which are produced by periodic variations of torque and characterized by large fluctuations in the speed of the drill bit. These vibrations are dangerous, primarily by the cyclical characteristic of the phenomenon that by the amplitude of the same, which can cause fatigue of the pipe, failures in the components of the drill string, deformations in the walls of the well, excessive wear of the drill, low rate of penetration, and collapse of the drilling process. The frequency of these unwanted oscillations can be reduced by the application of automatic control techniques. The objective of this study is to evaluate through numerical simulations, the application of conventional control techniques, such as proportional-integral control (PI), and nonlinear, as the sliding mode control (SMC) and the input-output linearization control (IOLC), to eliminate the presence of stick-slip oscillation in drilling columns. The controllers are designed primarily to maintain a constant speed of rotation system, by manipulating engine torque, thereby inferentially control the speed of the drill, thus providing optimum operation conditions, beyond preserving system stability. Results of simulations using drill string torsional models of two degrees of freedom (2-DOF) and four degrees of freedom (4-DOF) show the performance of the proposed control systems, which are analyzed and qualitatively compared. / Vibrações mecânicas são inevitáveis nas operações de perfuração. Vibrações torcionais stick-slip são vibrações que ocorrem em colunas de perfuração, as quais são produzidas pelas variações periódicas de torque e caracterizadas por grandes oscilações da velocidade da broca. Estas vibrações são prejudiciais, mais pela característica cíclica do fenômeno que pela amplitude da mesma, podendo originar fadiga da tubulação, falhas nos componentes da coluna de perfuração, deformações nas paredes do poço, desgaste excessivo da broca, baixa taxa de penetração e, inclusive, colapso do processo de perfuração. A frequência destas oscilações indesejadas pode ser reduzida pela aplicação de técnicas de controle automático. O objetivo deste trabalho é avaliar, mediante simulações numéricas, a aplicação de técnicas de controle convencional, como o controle proporcional-integral (PI), e não linear, como o controle por modos deslizantes (SMC) e o controle por linearização entrada-saída (IOLC) para eliminar a presença de oscilações stick-slip em colunas de perfuração. Os controladores são desenvolvidos principalmente para manter constante a velocidade do sistema de rotação, mediante a manipulação do torque do motor, para assim controlar inferencialmente a velocidade da broca, fornecendo desta maneira condições ótimas de operação, além de preservar a estabilidade do sistema. Resultados das simulações, usando modelos torcionais de uma coluna de perfuração de dois graus de liberdade (2-DOF) e de quatro graus de liberdade (4-DOF), mostram o desempenho dos sistemas de controle propostos, os quais são analisados e comparados qualitativamente.
|
Page generated in 0.0359 seconds