Modelagem e controle Fuzzy da viscosidade aparente de soluções de carboximetilcelulose e água

Abstract

A perfuração de poços de petróleo envolve o uso dos fluidos de perfuração, que são substâncias complexas com uma mistura de sólidos, líquidos dentre outros aditivos. O fluido de perfuração assume aspectos de suspensão e dispersão coloidal de forma a garantir uma perfuração rápida e segura. A manutenção das propriedades físicas e químicas do fluido de perfuração é realizado de forma criteriosa, sendo a viscosidade uma das propriedades que deve ser constantemente monitorada e controlada. Atualmente o monitoramento é realizado com coleta de amostras no campo, ensaios de laboratório e a correção é feita manualmente por operadores especialistas do processo. A proposta deste trabalho foi desenvolver um sistema de monitoramento e controle da viscosidade efetiva do fluido de perfuração em tempo real. Para isto, foi realizado a construção de uma unidade experimental de preparação de fluidos de perfuração, que é composta por tanque de mistura, bomba para recirculação do fluido de perfuração, dosadores de sólidos e bomba dosadora de água. A instrumentação é composta por sensores de medição de nível, temperatura, vazão, densidade e para monitoramento da viscosidade foi construído um viscosímetro tubular. O sistema de aquisição de dados é constituído de um controlador lógico programável (CLP) da National Instruments com o uso do software supervisório LabVIEW®, onde por meio dos sinais de medição vindo dos instrumentos, é processado na CPU a lógica de controle, atualizada as saídas para os dosadores de sólidos e liquido que farão o controle da viscosidade efetiva do fluido de perfuração. A estratégia de controle utilizada neste trabalho foi a Lógica Fuzzy, com método de inferência Mamdani, dos quais tem como fundamento a possibilidade de transferir as informações linguísticas do conhecimento dos operadores especialistas do processo, para a linguagem do domínio da máquina, estabelecendo assim a base de conhecimento do controlador fuzzy. Foram realizados testes de controle em problemas do tipo regulador e servo. A avaliação do desempenho foi realizada pela observação dos tempos de subida, acomodação, off-set e estabilidade. Os resultados mostraram o funcionamento satisfatório do controlador fuzzy na manutenção da viscosidade efetiva do fluido de perfuração e comprovou ser uma ferramenta de grande potencial no controle da viscosidade on line no preparo e controle de propriedades de fluidos de perfuração