Controle da pressão anular de fundo na perfuração de poços de petróleo - rejeição de perturbação: kick de líquido

Abstract

Foi desenvolvida uma metodologia dinâmica para controle de influxos de líquido (kick), durante a perfuração de poços de petróleo, dotada de um esquema de reconfiguração da estrutura de controle na presença de distúrbios (kick de líquido), empregando leis de controle feedback e feed forward, reversivelmente. Foi utilizado o índice de abertura da válvula choke como variável manipulada, para fins de regulação de pressão anular de fundo. A reconfiguração de controle desenvolvida permite mudanças estruturais e/ou paramétricas do sistema viabilizando a transição entre as regiões do espaço operacional. Desse modo, a estrutura de controle é tomada como mutável e dependente das condições operacionais do processo. Com o método dinâmico para controle de kick proposto por essa dissertação de mestrado, foi possível obter um controle mais rápido dos influxos do que os métodos convencionais. Uma unidade experimental foi construída para representar os problemas de controle comumente observados durante a perfuração de poços de petróleo: rastreamento do valor desejado de pressão anular de fundo (trabalhar dentro de janelas operacionais) e rejeição de distúrbios (kick). Diferentes fenômenos que ocorrem durante o processo de perfuração, estão retratados na unidade experimental. Em primeiro lugar, a estrutura do processo, que contém as seções de perfuração e anular, está representada usando-se a configuração de tubo em U, separada através de uma válvula que impõe a restrição ao escoamento típica de uma broca de perfuração. Vale ressaltar ainda que os trabalhos encontrados na literatura, em sua maioria, empregam modelagem e simulação para controlar a pressão anular de fundo, durante a perfuração de poços de petróleo. Não foram encontrados, na literatura, estudos onde uma unidade experimental foi utilizada para esse fim, demonstrando o caráter inédito desse trabalho de dissertação de mestrado.