Modelagem e controle fuzzy da densidade e viscosidade aparente de fluidos de perfuração

Abstract

Os fluidos de perfuração são produtos complexos da mistura de sólidos líqui- dos e gases. Para que essas substâncias cumpram suas funções no processo de perfuração, deve haver um controle eficiente das suas propriedades. Para esse fim, a indústria do petróleo busca o desenvolvimento de novas tecnologias e técnicas de controle cada vez mais eficientes, adaptáveis e versáteis. Este trabalho tem como finalidade a proposta de um sistema de controle automatizado em tempo real para a densidade e viscosidade aparente de fluidos de perfuração simulta- neamente utilizando lógica fuzzy. A avaliação da técnica de controle foi feita por meio da utilização de uma unidade experimental piloto de preparo de flui- dos de perfuração. Capaz de preparar 100 litros de fluido por batelada, munida de dosadores de sólidos para o ajuste das propriedades do fluido, assim como, sensores de densidade e viscosidade para o a realimentação do sistema de con- trole. As funções de pertinência do controlador fuzzy foram desenvolvidas por meio de experimentos de bancada para avaliar a interação entre o fluido base e os aditivos utilizados para o adensamento e viscosificação. A partir dos testes de bancada, foi definido o intervalo de atuação para o controlador de 1 a 1,2 g/cmS para densidade e 10 a 30 cP para a viscosidade aparente. O controlador fuzzy foi submetido a testes do tipo servo e regulador. Nos testes do tipo servo o controla- dor foi capaz de levar a densidade e viscosidade aparente aos setpoints desejados, tanto simultaneamente quanto individualmente. Já em testes do tipo regulador, foram aplicadas perturbações do tipo degrau ao fluido em ambas as propriedades e o controlador se mostrou apto a resistir as perturbações, trazendo as proprie- dades do fluido de volta ao valor estipulado. O controlador foi avaliado quanto ao offset e overshoots apresentados, sendo os testes repetidos por um controlador PID para fins de comparação. Os resultados validaram o conceito de aplicação da lógica fuzzy para o controle fuzzy como uma solução viável e competitiva para o controle das propriedades de fluidos de perfuração.