Controle fuzzy multivariável para correção de propriedades físico-químicas de fluidos de perfuração

Abstract

Nas atividades petrolíferas, durante a etapa de perfuração, torna-se essencial a utilização dos fluidos de perfuração para o sucesso de toda a operação. Esses fluidos de perfuração são constituídos pela adição de produtos químicos a um fluido base, nos quais podem ser classificados de acordo com o tipo de fluido base empregado em sua formulação, podendo ser classificados como fluidos à base água, óleo ou gás. Inúmeras são as propriedades exercidas por esses fluidos, contudo destacam-se as que estão atreladas às propriedades reológicas e à manutenção do gradiente de pressão hidrostática no interior do poço. Tendo em vista que os fluidos de perfuração estão sujeitos a interações do tipo fluido-rocha, a contaminação por sais provenientes da formação geológica pode se tornar um problema durante a etapa de exploração do poço, podendo impactar as características reológicas e a densidade do fluido. O aumento da presença de sais em fluidos de perfuração à base água é indicado pelo aumento da condutividade elétrica do fluido. No entanto, o monitoramento e o controle dessa propriedade pouco foram explorados até o momento. A proposta desse trabalho foi desenvolver um sistema de controle fuzzy multivariável para a correção da condutividade elétrica, densidade e viscosidade aparente de fluidos de perfuração à base de água. A avaliação da técnica de controle desenvolvida foi validada por meio de uma unidade experimental de preparo e monitoramento de fluidos de perfuração equipada com tanques de mistura e armazenamento de água, bomba helicoidal para recirculação do fluido, bomba dosadora de água e alimentadores de sólidos. A instrumentação da unidade inclui sensores de medição de condutividade, temperatura, nível, vazão, densidade e viscosidade aparente. O sistema de aquisição de dados da unidade experimental é constituído de um CLP da National Instruments com o uso do software supervisório LabVIEW®. A estratégia de controle fuzzy foi desenvolvida no software LabVIEW®. Para avaliação do desempenho do controlador, foram propostos problemas de controle do tipo servo e regulatório, envolvendo as propriedades condutividade elétrica, viscosidade aparente e densidade. Também foram realizados testes experimentais para avaliar a interação entre a composição do fluido e as variáveis controladas. Nos testes experimentais de bancada observou-se que as propriedades avaliadas possuem interação estatisticamente significativas entre si, mas que o aumento da concentração de cloreto de sódio não altera a pseudoplasticidade dosfluidos. Em relação ao desempenho do controlador fuzzy, os resultados demonstraram a eficácia da estratégia proposta na manutenção da condutividade elétrica, viscosidade aparente e densidade dos fluidos, evidenciando assim seu potencial uso como ferramenta para o controle multivariável das propriedades físicas em fluidos de perfuração. Também foi possível identificar que a condutividade elétrica foi a variável de maior sensibilidade em relação a densidade e a viscosidade aparente.