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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
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufrn.br:123456789/15116 |
| Date | 08 February 2008 |
| Creators | Assmann, Benno Waldemar |
| Contributors | CPF:51618362968, http://lattes.cnpq.br/7865065553087432, Almeida, Otac?lio da Mota, CPF:26310112368, http://lattes.cnpq.br/1721353262824215, Estevam, Valdir, CPF:00000000007, http://lattes.cnpq.br/9264004380006248, Maitelli, Andr? Laurindo, CPF:42046637100, http://lattes.cnpq.br/0477027244297797, Lima, Jo?o Alves de, Salazar, Andr?s Ortiz |
| Publisher | Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Programa de P?s-Gradua??o em Engenharia El?trica, UFRN, BR, Automa??o e Sistemas; Engenharia de Computa??o; Telecomunica??es |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFRN, instname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte, instacron:UFRN |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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