This work enables accelerated fluid recovery in oil and gas reservoirs by automatically controlling fluid height and bottomhole pressure in wells. Several literature studies show significant increase in recovered oil by determining a target bottomhole pressure but rarely consider how to control to that value. This work enables those benefits by maintaining bottomhole pressure or fluid height. Moving Horizon Estimation (MHE) determines uncertain well parameters using only common surface measurements. A Model Predictive Controller (MPC) adjusts the stroking speed of a sucker rod pump to maintain fluid height. Pump boundary conditions are simulated with Mathematical Programs with Complementarity Constraints (MPCCs) and a nonlinear programming solver finds a solution in near real-time. A combined rod string, well, and reservoir model simulate dynamic well conditions, and are formulated for simultaneous optimization by large-scale solvers. MPC increases cumulative oil production vs. conventional pump off control by maintaining an optimal fluid level height.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:08:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FilipeCAL_DISSERT.pdf: 1482396 bytes, checksum: ac4b807c36f7a7406c75156b433df756 (MD5) Previous issue date: 2010-05-07 / This work aims presenting the development of a model and computer simulation of a sucker rod pumping system. This system take into account the well geometry, the flow through the tubing, the dynamic behavior of the rod string and the use of a induction motor model. The rod string were modeled using concentrated parameters, allowing the use of ordinary differential equations systems to simulate it s behavior / Este trabalho visa apresentar a modelagem e a simula??o computacional de um sistema de eleva??o de petr?leo por bombeio mec?nico. Tal sistema leva em considera??o a geometria do po?o, o escoamento do fluido na coluna de produ??o, o comportamento din?mico da coluna de hastes e o uso de um modelo para o motor de indu??o. A coluna de hastes foi modelada de forma a utilizar par?metros concentrados, permitindo o uso de sistemas de equa??es diferenciais ordin?rias na simula??o do comportamento da mesma

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:56:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JoaoMAN.pdf: 3978536 bytes, checksum: e28a273c6981fff29b2c335fd3ee11ce (MD5) Previous issue date: 2005-03-11 / This work proposes a computer simulator for sucker rod pumped vertical wells. The simulator is able to represent the dynamic behavior of the systems and the computation of several important parameters, allowing the easy visualization of several pertinent phenomena. The use of the simulator allows the execution of several tests at lower costs and shorter times, than real wells experiments. The simulation uses a model based on the dynamic behavior of the rod string. This dynamic model is represented by a second order partial differencial equation. Through this model, several common field situations can be verified. Moreover, the simulation includes 3D animations, facilitating the physical understanding of the process, due to a better visual interpretation of the phenomena. Another important characteristic is the emulation of the main sensors used in sucker rod pumping automation. The emulation of the sensors is implemented through a microcontrolled interface between the simulator and the industrial controllers. By means of this interface, the controllers interpret the simulator as a real well. A "fault module" was included in the simulator. This module incorporates the six more important faults found in sucker rod pumping. Therefore, the analysis and verification of these problems through the simulator, allows the user to identify such situations that otherwise could be observed only in the field. The simulation of these faults receives a different treatment due to the different boundary conditions imposed to the numeric solution of the problem. Possible applications of the simulator are: the design and analysis of wells, training of technicians and engineers, execution of tests in controllers and supervisory systems, and validation of control algorithms / Este trabalho prop?e um simulador computacional para po?os de petr?leo com trajet?ria vertical, equipados com eleva??o artificial por bombeio mec?nico (BM). O simulador ? capaz de representar o comportamento din?mico de sistemas de BM e avaliar numericamente diversos par?metros relevantes ao mesmo, permitindo a f?cil visualiza??o de diversos fen?menos pertinentes ao processo, tudo isso, de forma conveniente e a custos e tempos menores, do que experimentos com po?os reais. A simula??o utiliza um modelo baseado no comportamento din?mico da coluna de hastes, o qual pode ser representado por uma equa??o diferencial parcial de segunda ordem. A partir deste modelo, pode-se verificar a ocorr?ncia de diversas situa??es comumente vivenciadas em campo. A simula??o conta ainda com anima??es em 3D, facilitando o entendimento f?sico do processo, devido a uma melhor interpreta??o visual dos fen?menos. Outra caracter?stica importante ? a emula??o dos principais sensores utilizados na automa??o de BM. A emula??o dos sensores ? feita atrav?s de uma interface microcontrolada entre o simulador e controladores industriais, de maneira que os controladores interpretem o simulador como um po?o real. No simulador foi desenvolvido um m?dulo de falhas onde s?o implementadas seis diferentes condi??es de falhas. Estas pertencem ao grupo dos principais problemas encontrados em sistemas de BM. Assim, a an?lise e verifica??o destes problemas, atrav?s do simulador, d? ao usu?rio a oportunidade de identificar tais situa??es que s? poderiam ser observadas em campo. A implementa??o destas condi??es recebe um tratamento diferenciado em virtude das diferentes condi??es de contorno impostas ? solu??o num?rica do problema. Diversas aplica??es s?o encontradas para o simulador, dentre elas: a parametriza??o e an?lise de po?os, a aplica??o em cursos de capacita??o t?cnica para t?cnicos e engenheiros, a realiza??o de testes em controladores, sistemas supervis?rios e a valida??o de algoritmos de controle

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:47:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CassioHF_DISSERT.pdf: 1503543 bytes, checksum: f8c5d434affbf0ef65dde0a97d3eb071 (MD5) Previous issue date: 2010-02-22 / Despite the emergence of other forms of artificial lift, sucker rod pumping systems remains hegemonic because of its flexibility of operation and lower investment cost compared to other lifting techniques developed. A successful rod pumping sizing necessarily passes through the supply of estimated flow and the controlled wear of pumping equipment used in the mounted configuration. However, the mediation of these elements is particularly challenging, especially for most designers dealing with this work, which still lack the experience needed to get good projects pumping in time. Even with the existence of various computer applications on the market in order to facilitate this task, they must face a grueling process of trial and error until you get the most appropriate combination of equipment for installation in the well. This thesis proposes the creation of an expert system in the design of sucker rod pumping systems. Its mission is to guide a petroleum engineer in the task of selecting a range of equipment appropriate to the context provided by the characteristics of the oil that will be raised to the surface. Features such as the level of gas separation, presence of corrosive elements, possibility of production of sand and waxing are taken into account in selecting the pumping unit, sucker-rod strings and subsurface pump and their operation mode. It is able to approximate the inferente process in the way of human reasoning, which leads to results closer to those obtained by a specialist. For this, their production rules were based on the theory of fuzzy sets, able to model vague concepts typically present in human reasoning. The calculations of operating parameters of the pumping system are made by the API RP 11L method. Based on information input, the system is able to return to the user a set of pumping configurations that meet a given design flow, but without subjecting the selected equipment to an effort beyond that which can bear / Apesar do surgimento de outras t?cnicas de eleva??o artificial de petr?leo, sistemas de bombeio mec?nico mant?m-se hegem?nicos devido ? sua flexibilidade de atua??o e custo menor de investimento se comparada com outras t?cnicas de eleva??o desenvolvidas. Um dimensionamento de bombeio mec?nico bem sucedido necessariamente passa pelo atendimento da vaz?o prevista e pelo desgaste controlado dos equipamentos de bombeio utilizados na configura??o montada. Entretanto, a concilia??o destes elementos mostrase particularmente desafiadora, sobretudo para a maioria dos projetistas que lidam com este trabalho, que n?o possuem ainda a experi?ncia necess?ria para chegar a bons projetos de bombeio em tempo h?bil. Mesmo com a exist?ncia de diversos aplicativos computacionais no mercado com o objetivo de facilitar esta tarefa, eles precisam enfrentar um exaustivo processo de tentativa e erro at? chegar a combina??o mais adequada de equipamentos para instala??o no po?o. A proposta do presente trabalho consiste em desenvolver um sistema especialista no dimensionamento de sistemas de bombeio mec?nico. Ele tem a miss?o de guiar um engenheiro de petr?leo na tarefa de selecionar um conjunto de equipamentos apropriados ao contexto provido pelas caracter?sticas do ?leo que ser? produzido. Caracter?sticas como o n?vel de separa??o do g?s, presen?a de elementos corrosivos, possibilidade de produ??o de areia e de parafina??o s?o levados em considera??o na escolha da bomba de fundo, coluna de hastes e unidade de bombeio, bem como as caracter?sticas de opera??o dos mesmos. Ele ? capaz de aproximar seu processo de infer?ncia da forma do racioc?nio humano, o que gera resultados mais pr?ximos daqueles obtidos por um especialista. Para tanto, suas regras de produ??o foram elaboradas com base na teoria dos conjuntos fuzzy, capazes de modelar conceitos imprecisos tipicamente presentes no racioc?nio humano. Os c?lculos dos par?metros operacionais do sistema de bombeio s?o feitos por meio do m?todo API RP 11L. Com base em informa??es de entrada, o sistema ? capaz de retornar ao usu?rio um conjunto de configura??es de bombeio mec?nico que atendam uma determinada vaz?o de projeto, por?m sem submeter os equipamentos selecionados a um esfor?o al?m daquele que possam suportar

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:48:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MatheusAS_DISSERT.pdf: 2078765 bytes, checksum: 519489af2ea8e5db40a4abaa98e99b28 (MD5) Previous issue date: 2010-11-18 / With the increase of processing ability, storage and several kinds of communication existing such as Bluetooth, infrared, wireless networks, etc.., mobile devices are no longer only devices with specific function and have become tools with various functionalities. In the business field, the benefits that these kinds of devices can offer are considerable, because the portability allows tasks that previously could only be performed within the work environment, can be performed anywhere. In the context of oil exploration companies, mobile applications allow quick actions could be taken by petroleum engineers and technicians, using their mobile devices to avoid potential catastrophes like an unexpected stop or break of important equipment. In general, the configuration of equipment for oil extraction is performed on the work environment using computer systems in desktop platforms. After the obtained configuration, an employee goes to equipment to be configured and perform the modifications obtained on the use desktop system. This management process equipment for oil extraction takes long time and does not guarantee the maintenance in time to avoid problems. With the use of mobile devices, management and maintenance of equipment for oil extraction can be performed in a more agile time once it enables the engineer or technician oil can perform this configuration at the time and place where the request comes for example, near in the oil well where the equipment is located. The wide variety of mobile devices creates a big difficulty in developing mobile applications, since for one application can function in several types of devices, the application must be changed for each specific type of device, which makes the development quite costly. This paper defines and implements a software product line for designing sucker-rod pumping systems on mobile devices. This product line of software, called BMMobile, aims to produce products that are capable of performing calculations to determine the possible configurations for the equipment in the design suckerrod pumping, and managing the variabilities of the various products that can be generated. Besides, this work performs two evaluations. The first evaluation will verify the consistency of the products produced by the software product line. The second evaluation will verify the reuse of some products generated by SPL developed / Com o aumento da capacidade de processamento, armazenamento e a variedade de tipos de comunica??o existentes, como Bluetooth, infravermelho, redes sem fio, etc., os dispositivos m?veis deixaram de ser apenas dispositivos com fun??o especifica e passaram a ser ferramentas com diversos tipos de funcionalidade. No campo empresarial os benef?cios que estes tipos de dispositivos oferecem s?o consider?veis, uma vez que a portabilidade permite que tarefas que antes s? poderiam ser executadas dentro do ambiente de trabalho, possam ser realizadas em qualquer lugar. No contexto de empresas de explora??o de petr?leo, aplica??es m?veis permitem que a??es r?pidas possam ser tomadas por engenheiros e t?cnicos de petr?leo, usando seus dispositivos m?veis, de forma a evitar poss?veis cat?strofes como a parada de um po?o ou quebra de um equipamento importante. Em geral, a configura??o de equipamentos para extra??o de petr?leo ? realizada no ambiente de trabalho usando sistemas computacionais em plataformas desktop. Ap?s a configura??o ser determinada, algum funcion?rio deve ir ao equipamento a ser configurado e executar as modifica??es obtidas na utiliza??o do sistema desktop. Este processo de gerenciamento de equipamentos para a extra??o de petr?leo demanda muito tempo e n?o garante a manuten??o em tempo h?bil de forma a evitar maiores problemas. Com a utiliza??o de dispositivos m?veis, o gerenciamento e manuten??o de equipamentos para extra??o de petr?leo pode ser realizada de forma mais ?gil, uma vez que permite que o engenheiro ou t?cnico de petr?leo possa realizar essa configura??o no momento e local aonde chega a solicita??o, por exemplo, pr?ximo ao po?o onde est? localizado o equipamento. A grande variedade de tipos de dispositivos m?veis gera uma grande dificuldade no desenvolvimento de aplica??es m?veis, uma vez que para que uma aplica??o possa funcionar em diversos tipos de dispositivos, a aplica??o deve sofrer altera??es para cada tipo especifico de aparelho, o que torna o desenvolvimento bastante custoso. Este trabalho define e implementa uma linha de produto de software para dimensionamento de bombeio mec?nico em dispositivos m?veis. Esta linha de produto de software, denominada BMMobile, tem como objetivo gerar produtos que sejam capazes de realizar c?lculos para determinar as configura??es poss?veis para os equipamentos no dimensionamento de bombeio mec?nico, al?m de gerenciar as variabilidades dos diversos produtos que podem ser gerados. Al?m disso, esse trabalho realiza duas avalia??es. A primeira avalia??o permite verificar a consist?ncia dos produtos produzidos pela linha de produto de software. A segunda avalia??o permite avaliar o reuso em alguns produtos gerados pela LPS desenvolvida