[pt] MODELAGEM E AVALIAÇÃO DE CONTROLADORES NÃO-LINEARES PARA PERFURAÇÃO DE POÇOS COM GERENCIAMENTO DE PRESSÃO

[en] MODELING AND NONLINEAR CONTROL EVALUATION FOR MANAGED PRESSURE DRILLING OF OIL WELLS

[pt] ANDRE ALONSO FERNANDES

[pt] PERFURACAO

[pt] MPD

[pt] CONTROLE NAO LINEAR

[pt] MODELAGEM

[en] DRILLING

[en] MPD

[en] NON LINEAR CONTROL

[en] MODELLING

[pt] Para acesso aos reservatórios portadores de hidrocarbonetos é necessária a perfuração de poços de petróleo. Entre as várias funções do fluido de perfuração podem se destacar o transporte do cascalho gerado pela broca, a função de primeira barreira para inibição de influxo das formações expostas no poço e a manutenção da pressão do poço dentre os limites de resistência das formações atravessadas (janela operacional). Alguns novos campos petrolíferos, bem como campos depletados sofrem restrições operacionais devido a pequenas janelas operacionais. A variação da pressão no poço aberto devido a perdas por atrito no anular, em alguns casos é maior do que a janela operacional, impedindo a perfuração do poço. Managed Pressure Drilling (MPD) é uma tecnologia alternativa à perfuração convencional. O anular do poço é vedado, possibilitando a retenção de pressão no anular. O ajuste da pressão no anular do poço possibilita compensar a variação da perda de atrito e perfurar poços com janelas operacionais estreitas. Para manutenção da pressão da zona objetivo dentro da janela operacional é necessário o controle adequado da pressão na superfície. A definição do valor de pressão necessário é obtida através do conhecimento do comportamento da dinâmica do fluido de perfuração no poço. Este trabalho desenvolveu um modelo de um sistema de poço de petróleo com MPD, levando em conta os efeitos estáticos e dinâmicos envolvidos na perfuração MPD. Sobre o modelo desenvolvido foram propostas e aplicadas diferentes técnicas de controle linear e não-linear para avaliação do desempenho dos controladores e identificação de pontos-chave na aplicação da técnica MPD. Os controles nãolineares propostos foram bem sucedidos em compensar os efeitos altamente nãolineares do sistema, melhorando sua resposta em tarefas típicas.

[en] For access of hydrocarbon reservoirs, drilling oil wells is required.. Among the various functions the drilling fluid may provide are cutting transportation generated by the bit, a barrier function for inhibiting influx of exposed formations in the well and maintaining well pressure within the resistance limits of the formations exposed (operational window). Some new oil fields as well as some depleted fields are experiencing severe operational restrictions due to small operational windows. The open hole pressure variation due to friction losses on the annular in some cases is greater than the operational window, inhibiting the perforation of the well. Managed Pressure Drilling (MPD) is an alternative technology to conventional drilling. The annular of the well is sealed while pressure is contained within it. By adjusting annular pressure it is possible to compensate for friction loss variation on the annular and drill well sections with close operational windows. For the proper pressure maintenance on the target zone within the operating window, it is required adequate pressure control on the surface. The definition of the necessary pressure value is obtained through knowledge of the dynamic behavior of the drilling fluid in the well. This work has developed a model of an oil well system with MPD, taking into account the static and dynamic effects involved in MPD. To the developed model different linear and non-linear control techniques were proposed and applied for evaluating the performance of controllers and identifying key points in implementing the MPD technique. The proposed non-linear control techniques were able to compensate for the highly non-linear nature of the system, improving its response during typical tasks.

MARCO ANTONIO MEGGIOLARO

MAURO SPERANZA NETO

MARCO ANTONIO MEGGIOLARO

JOAO CARLOS RIBEIRO PLACIDO

ANTONIO CARLOS VIEIRA MARTINS LAGE

2016-02-01

2015-09-03

[pt] TEXTO

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PORTUGUÊS

https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=25706@1

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https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.25706