Controle IMC da pressão de poços petrolíferos durante a perfuração modelado como um processo integrativo com tempo morto

Resumo

Controlar a pressão de poços petrolíferos durante a perfuração pode ser um dos processos mais complexos e perigosos da etapa de exploração. Este estudo propõe o projeto de um controlador do tipo Modelo Interno (IMC) no controle da pressão no fundo de poços durante o processo de perfuração baseado na técnica de Manage Pressure Drilling (MPD). O MPD adiciona uma válvula de controle na saída do sistema de perfuração a fim de ter uma outra variável manipulável na pressão do poço. Na primeira parte do trabalho, obteve-se um modelo matemático do processo o qual se fundamenta na mecânica dos fluidos (equação de estado, equação de transporte de Reynolds: continuidade e quantidade de movimento). O processo dinâmico apresentou um elemento integrador o qual faz que a dinâmica do processo seja difícil de manipular devido a que qualquer distúrbio pode alterar a sua estabilidade. Ainda se torna mais complexo na presença de um tempo de atraso no modelo do sistema. Na segunda parte, projetou-se o controlador IMC para controlar o processo integrativo com a adição do tempo morto procurando a melhor estabilidade e robustez do processo. Finalmente, o controlador proposto é avaliado mediante simulações que mostram a sua viabilidade na presença de problemas comuns durante a perfuração, as quais, foram testadas como distúrbios no processo de malha fechada (perdas de circulação de fluido, influxos, conexão de tubos e perda de potência da bomba). O desempenho do processo em malha fechada é comparado com um PI clássico.