• Um modelo de descrição baseado no conhecimento através de assinaturas do sis- tema (cartas dinamométricas);
• Reconhecimento estatístico de modos de operação através de similaridade.
A abordagem proposta após a aquisição da assinatura do sistema, necessita de uma descrição precisa dos formatos das cartas dinamométricas típicas para cada modo de ope- ração. A proposta é descrever de uma forma simples e precisa as cartas dinamométricas e, posteriormente, classificar os modos de operação. Esta tese apresenta a análise de vá- rios tipos de descritores de contorno aplicados na descrição das cartas dinamométricas, como: Descritor de Centróide, Descritor de Curvatura, Descritor K-Curvatura e Descritor de Fourier. Os descritores de Fourier são, provavelmente, o melhor descritor de formas baseado nas bordas da Carta Dinamométrica. Foi provado que essa ferramenta supera a maioria das outras que se baseiam em bordas em termos de precisão e eficiência [Kunttu & Visa 2005].
Porém, os decritores geram uma quantidade significativa de componentes para se- rem analisadas. Com a finalidade de reduzir a dimensão destes componentes, tornar o processo de cálculo de similaridade realizado pelas ferramentas de distâncias (Distância Euclidiana, Distância de Mahalanobis e Correlação de Pearson) e simplificar a detecção e classifiçãos dos modos de operação das cartas, é utilizado o método de Análise Principal de Componentes.
Desta forma, espera-se as principais contribuições nesta tese:
• Proposta de metodologia para detecção, classificação e, até mesmo, uma predição dos modos de operação baseados em cartas dinamométricas;
• Possibilidade de detectar e classificar a ocorrência de diversos tipos de modos de operação do sistema de Bombeio Mecânico;
• Análise de desempenho de diversos tipos de descritores de forma e ferramentas matemáticas para cálculo de similaridade aplicados à análise de cartas dinamomé- tricas;
• Validação da metodologia proposta em dados reais de campo;
• Compressão de dados utilizando Descritores de Fourier, reduzindo a quantidade necessária de pontos para reconstrução da carta dinamométrica;
• Redução da dimensão da carta dinamométrica utilizando Análise de Componentes Principais;
• Apresentação de Descritores de Fourier modificados, utilizando descritores mais comuns na literatura como Centróide, Descritor de Curvatura e K-Curvatura.
1.4
Organização do Documento
Esta tese está dividida em mais sete capítulos. No capítulo seguinte, será apresentada a área de Engenharia de Petróleo, explanando as suas principais atividades e destacando a área de Elevação de petróleo. No terceiro capítulo é apresentado o método de elevação por Bombeio Mecânico, alvo deste trabalho. Assim, o sistema é descrito detalhadamente, além de serem apresentadas alguns modos de operação através de cartas dinamométrica
(assinaturas), bem como seus respectivos significados. O quarto capítulo discute as técni- cas de descritores baseados em contornos. Além disso, mostram-se também as ferramen- tas matemáticas de Análise de Componentes Principais (PCA) e algumas ferramentas de similaridade de imagens aplicadas no processo de detecção e classificação dos modos de operação. No Capítulo 5 é apresentada a abordagem proposta nesta tese que se basea em caracterizar a forma das cartas dinamométricas via descritores de Fourier e PCA e, então, classificar os seus modos de operação através da análise de similaridade. O Capítulo 6 são apresentados os resultados obtidos. Finalmente, as conclusões são apresentadas no Capítulo 7.
Capítulo 2
A Engenharia de Petróleo
A Engenharia de Petróleo é a área da engenharia que trata da exploração, produção e comercialização de hidrocarbonetos, sendo eles líquido (petróleo) ou gasoso. Normal- mente, esta é dividida em quatro áreas básicas:
• Reservatórios;
• Perfuração e completação de poços; • Elevação e escoamento;
• Operação da produção.
A área de reservatórios é responsável pela avaliação das formações (reservatório em subsuperfície), determinação dos volumes e estimativa das acumulações de hidrocarbo- netos, definição das estratégias de explotação dos campos de produção e projeção das curvas de produção ao longo do tempo. Na área de perfuração e completação de poços, como o próprio nome diz, a perfuração dos poços produtores e injetores é projetada e gerenciada e, posteriormente, equipa-se de acordo com o método de produção projetado. Já a área de elevação e escoamento é responsável pela retirada dos fluidos do fundo do poço e trazê-los até as facilidades de produção na superfície. A operação da produção tem o foco no gerenciamento das facilidades de produção na superfície, nas plataformas e no leito marinho.
2.1
A produção de Petróleo
O petróleo é um recurso natural abundante, porém sua prospecção envolve elevados custos e complexidade de estudos. Atualmente trata-se da principal fonte energética, mas também é muito utilizado como base para fabricação de variados produtos, os quais destacam-se benzinas, óleo diesel, gasolina, alcatrão, polímeros plásticos e medicamen- tos. Historicamente, no cenário mundial suas reservas envolveram guerras e, economica- mente, é a principal renda de países, principalmente no Oriente Médio.
A hipótese da origem mais provável, e de aceitação para a maioria dos geólogos e ge- oquímicos, é que ele se forme a partir de substâncias orgânicas procedentes da superfície terrestre (detritos orgânicos). Com as atividades geológicas na crosta terreste, o aumento da temperatura nas moléculas do querogênio provocariam as quebras químicas, gerando
compostos orgânicos líquidos e gasosos, processo conhecido como catagênese. Este pro- cesso ocorre na rocha geradora. Em seguida, acontece a migração dos hidrocarbonetos para camadas de rochas adjacentes e porosas, sendo aprisionadas ao encontrar uma rocha selante e com estrutura geológica que detenha seu caminho. Neste ponto começa-se a ocorrer a acumulação na formação conhecida como rocha reservatório.