[pt] O setor de petróleo e gás apresenta diversas oportunidades
de aplicação para os sensores a fibra óptica. Algumas
características inerentes às fibras ópticas, como baixo
peso, flexibilidade, longa distância de transmissão, baixa
reatividade do material, isolamento elétrico, imunidade
eletromagnética e alta capacidade de multiplexação, podem
ser determinantes em diversas situações, seja nos segmentos
de exploração, transporte, refino ou distribuição. As
principais operadoras internacionais do setor identificaram
a tecnologia de Sensores a Fibra Óptica como elemento chave
para viabilizar, com toda a funcionalidade esperada, a
instalação de sistemas de completação inteligente de poços
de petróleo (produção ou injeção). O sensoriamento do poço
permite obter, a qualquer momento, informações precisas
sobre diversas grandezas, entre outras a pressão,
temperatura, vazão, pH ou mesmo a posição de válvulas que
controlam o fluxo através do poço. A monitoração em tempo
real do poço é parte da estratégia de automação do processo
de produção do campo de petróleo. Esta é uma tendência que
no futuro próximo aponta para a exploração de campos de
petróleo inteligentes, onde a produção por vários poços de
um mesmo reservatório realizase de forma otimizada e
automatizada, reduzindo custos, e aumentando fatores de
recuperação das reservas de hidrocarbonetos fósseis. O
presente trabalho se insere neste contexto, e apresenta a
concepção, desenvolvimento e resultados de testes de dois
protótipos de transdutores de fundo do poço para integrar
um sistema de completação inteligente baseado na tecnologia
de sensoriamento utilizando redes de Bragg em fibras
ópticas. O primeiro deles destina-se à medida da pressão
diferencial num sensor de vazão do tipo Venturi. Resultados
de testes com protótipos do transdutor demonstraram que ele
pode operar numa faixa de mais ou menos 5 bar de pressão diferencial,
sob pressões médias de até 21 MPa e temperaturas de 90
graus Celsius com resolução de 0,06 por cento do fundo de escala. O segundo
transdutor desenvolvido, aplica-se à medida da posição de
abertura e fechamento de uma válvula controladora de fluxo
tipo camisa deslizante (sliding sleeves). Duas técnicas
foram investigadas. A primeira delas, para aplicações mais
gerais, baseia-se no uso de atuadores magnetoestrictivos. A
segunda procurou atender a um projeto específico para este
tipo de válvula, em cuja concepção utiliza-se uma mola
elástica para exercer a força de restituição contra um
atuador hidráulico. Neste caso, optou-se por desenvolver
uma célula de carga instrumentada com redes de Bragg. Nos
testes realizados foram obtidos resultados satisfatórios em
termos de sensibilidade e resolução, tendo-se chegado para
esta última a valores próximos de 0,03 mm num curso de 70
mm (0,04 por cento do fundo de escala). / [en] Optical fibers are finding a growing range of new
applications in the petroleum industry, which include, not
only those already well established in telecommunications,
but also in novel sensing technologies. Possibility of dense
multiplexing, continuous distributed measurements, long
distances between measurement points and electronic
circuits, and explosion risk free, are some of the
characteristics shared by different types of optical fiber
sensors. The major global oil and gas operators and service
companies have elected optical fiber sensing as one of the
key enablers to implement with all the expected
functionality and reliability the novel technology of
intelligent well completion. Continuous well monitoring
allows the operator to access, at any time during the well
life, important information regarding different process
variables, such as pressure, temperature, flow-rate, pH, or
even the position of sliding sleeves valves that control
the flow through the well. This is part of the automation
strategy to optimize production in the whole reservoir, a
technological trend that points towards the concept of an
intelligent oil field and that, in the near future, will be
applied to the integrated management of production from
several wells in the same reservoir, contributing to reduce
intervention costs, and increasing recovery factors of
fossil hydro-carbon reserves. The present work is inserted
in this context, and reports the conception, development
and results of tests conducted with prototypes of two
different optical fiber transducers to be integrated in an
intelligent well completion system. The first one is a
Bragg grating differential pressure transducer, which has
been developed to measure pressure drop across a Venturi
flow-meter inserted in the production tubing. Test results
with prototypes have demonstrated that the transducer may
be applied to measure differential pressures in the range
of more or less 5 bar, under static (average) pressures up to 21 MPa
and temperatures below 90 Celsius Degree, with 0.06 percent full-scale
resolution. The second development is a displacement
transducer applied to measure the opening position of
sliding sleeves valves. Two different measurement
principles were investigated. The first, intended to
general applications of displacement measurements, relied
on the use of magnetostrictive actuators and fiber Bragg
grating sensors. The second displacement transducer applies
to a specific type of valve, which employs a mechanical
spring to provide recovery forces to a hydraulic actuator.
The proposed solution was based on the use of a load cell
instrumented with fiber Bragg gratings. Tests results
demonstrated that the prototype transducer was capable of
resolving changes in displacement as lower as 0.03 mm in a
full-range of 70 mm, approximately 0.04 percent full-scale
resolution.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:5847 |
| Date | 30 December 2004 |
| Creators | ROBERTH WALDO ANGULO LLERENA |
| Contributors | ARTHUR MARTINS BARBOSA BRAGA, ARTHUR MARTINS BARBOSA BRAGA |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | TEXTO |
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