POÇO SIMULADO 2 COM INFLUÊNCIA DO CONTROLADOR PID E DO

Para o poço simulado 2 foram realizados dois testes (teste 3 e teste 4). Sendo o teste 3 sob influência do controlador PID e o teste 4 atuando com o controlador PI-fuzzy.

Tanto no teste 3 quanto no teste 4 utilizaram-se os mesmos limites do setpoint da Pr, cujo valores foram iguais a SPPrmax = 56 kgf/cm² e SPPrmin = 50 kgf/cm².

Com intuito de determinar as demais configurações de controle, aplicou-se o mesmo modelo utilizado no poço simulado 1. Com isso, encontrou-se os seguintes valores de constantes: K = 4,7;  = 3004s e  = 20s. Assim: Kp, Ti, e Td foram calculadas a partir do método do IMC, como mostrado pela Tabela 2.1.

Para determinação de  aplicou-se a mesma técnica utilizada no poço simulado 1. Portanto, em resultado às simulações realizadas adotou-se o valor de  = 1502s.

De posse dos valores de K,  ,  e , calculou-se os resultados de Kp, Ti e Td para o teste 3 que foram 0,424; 3014s e 9,97s respectivamente. Já para o teste 4, obteve-se os seguintes valores: Kp = 0,427 e Ti = 3014s. Para Ts utilizou-se o valor de 480s em ambos os testes. A tabela 5.15 apresenta as configurações de controle adotadas para os testes 3 e 4.

Tabela 5.15 - Configurações de controle para o poço simulado 2.

Nº Kp Ti (s) Td (s) Ts (s) SPPrmax

(kgf/cm²)

SPPrmin

(kgf/cm²) Controle

teste 3 0,424 3014 9,97 480 56 50 PID

teste 4 0,427 3014 - 480 56 50 PI-fuzzy

Fonte: Autor, 2022.

Assim obteve-se as seguintes curvas de vazão de líquido produzido na superfície, conforme ilustrado pela Figura 5.7.

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Figura 5.7 - Qls versus Tempo para o poço simulado 2.

Fonte: Autor, 2022.

Ao analisar a Figura 5.7 percebe-se que no intervalo de 0 a 3 horas, o teste 3 apresentou maiores valores de Qls do que o teste 4. Entretanto, a partir desse ponto os valores do teste 4 ultrapassaram os do teste 3 e continuaram maiores até o fim da simulação. O teste 3 estabilizou por volta de 6 horas, já o teste 4 em torno de 4 horas.

Apesar dos testes apresentarem uma diferença de 0,14 m³/d não é surpreendente, embora um beneficia-se de lógica inteligente enquanto o outro não, pois a depender da situação a lógica clássica pode apresentar despenho similar e/ou superior à lógica fuzzy.

O principal destaque da Figura 5.7 é o comportamento distinto das curvas de Qls, pois enquanto a curva do teste 3 apresentou um início com rápido crescimento e em sequência um declínio antes de obter sua estabilização, a curva do teste 4 apenas cresceu e em sequência estabilizou-se. Verificou-se também a presença de um sinal de alta frequência apresentado pela Figura em questão, em ambos os testes. Um provável motivo para essa oscilação é o fato dos controladores apresentarem setpoints variáveis, fenômeno este, que implica em constantes mudanças nas variáveis de interesse, semelhante ao que acontece no controlador liga-desliga (on-off).

Por intermédio da Figura 5.8, que mostra o comportamento da vazão de gás injetado no anular para os dois testes, percebe-se que para o teste 3 injetou-se uma quantidade maior de gás do que para o teste 4, visto que os valores de Qga do teste 4 foram menores do que os apresentados pelo teste 3. Sendo que ambos os testes apresentaram tempo de acomodação em torno de 1,8 horas e mesmo padrão de comportamento.

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Figura 5.8 - Qga versus Tempo para o poço simulado 2.

Fonte: Autor, 2022.

A quantidade de gás injetado tem relação com a variação do diâmetro do choke de injeção, com a pressão de injeção do gás, e com algumas outras variáveis. Assim, ilustra-se por meio das Figuras 5.9 e 5.10, respectivamente, o comportamento do diâmetro do choke de injeção do gás e da pressão de injeção do gás em função do tempo, para os testes 3 e 4.

Figura 5.9 - Dch versus Tempo para o poço simulado 2

Fonte: Autor, 2022.

Através da Figura 5.9, percebe-se que ambos os testes apresentaram valores constantes para as curvas do Dch. Isso já era previsto para o teste 3, visto que o controlador PID não atua no Dch, entretanto não era esperado para o teste 4 pois o

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controlador PI-fuzzy atua diretamente nessa variável. Portanto, pode-se afirmar que a atuação do controlador PI-fuzzy foi passiva haja visto que não houve alteração da PV.

Figura 5.10 - Pinj versus Tempo para o poço simulado 2.

Fonte: Autor, 2022.

Diante da Figura 5.10 observou-se que os valores de Pinj do teste 3 foram bem maiores do que os valores do teste 4, e apresentou um tempo de acomodação em torno de 1,8 horas. Já o teste 4 apresentou valores constantes para a curva de Pinj, isso já era previsto visto que o controlador PI-fuzzy não atua nesta variável.

Analisou-se também o comportamento da pressão de fluxo no fundo poço ao longo do tempo junto ao seu respectivo setpoint, como mostra a Figura 5.11.

Figura 5.11 - Pwf versus Tempo para o poço simulado 2.

Fonte: Autor, 2022.

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Mediante a análise da Figura 5.11 verifica-se, que para ambos os testes o poço consegue atingir praticamente os mesmos valores de SPPwf. Além disso, percebe-se que até 1 hora os valores de Pwf para ambos os testes são os mesmos, no entanto a partir desse momento as curvas se distinguem totalmente. Com a curva de Pwf do teste 3 aumentando de valores até estabilizar acima do seu SPPwf, enquanto a do teste 4 continua decaindo até estabilizar em um valor abaixo do seu respectivo SPPwf.

O principal destaque da Figura 5.11 é o comportamento distinto das curvas de Pwf e, principalmente o comportamento destas curvas em relação aos seus respectivos setpoints, tendo em vista que ambas as curvas de SPPwf mantiveram-se constantes durante toda a simulação.

O desempenho da pressão de revestimento junto ao seu respectivo setpoint também foi avaliado, como pode-se visualizar na Figura 5.12.

Figura 5.12 - Pr versus Tempo para o poço simulado 2.

Fonte: Autor, 2022.

Por meio da Figura 5.12. verifica-se, que para ambos os testes o poço consegue atingir praticamente os mesmos valores de SPPr. Além disso, nota-se que até 1 hora os valores de Pr para ambos os testes são os mesmos, no entanto a partir desse momento as curvas se distinguem totalmente. Com a curva de Pr do teste 3 aumentando de valores até estabilizar acima do seu SPPr, enquanto a do teste 4 continua decaindo até estabilizar em um valor abaixo do seu respectivo SPPwf.

Destaca-se que o comportamento da Pr (Figura 5.12), para os dois testes, foi o mesmo apresentado pela Pwf (Figura 5.11). Sendo o principal fator para esta disparidade a atuação dos controladores fora da região de estabilidade, ou seja, em ambos os testes

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os valores de SPPr mantiveram-se fora da faixa esperada de atuação (entre SPPrmin e SPPrmax). Logo, pode-se inferir que a atuação dos controladores PID e PI-fuzzy foi aquém do esperado.

Na Figura 5.13 são apresentadas as curvas do módulo do erro da pressão de revestimento e do módulo do erro da pressão de fluxo de fundo para os testes 3 e 4.

Figura 5.13 - |PercPwf| e |PercPr| versus Tempo para o poço simulado 2.

Fonte: Autor, 2022.

Ao analisar a Figura 5.13 destaca-se que as duas curvas do |PercPwf|

apresentaram o mesmo padrão de comportamento e consequentemente não ultrapassam o valor de 1%. Isso explica o fato dos controladores de ambos os testes terem atuado fora da região desejada, visto que SPPwf e SPPr só são atualizados quando |PercPwf| > 1.

Nota-se também que apesar das curvas do |PercPr| destoarem em relação a valores e comportamento, o teste 3 estabilizou com 1,95% enquanto o teste 4 estabilizou com 5,5%, ou seja, ambos apresentarem um erro percentual relativamente baixo.

Diante da análise da Figura 5.13 pode-se destacar que apesar dos testes 3 e 4 apresentarem um baixo erro percentual não foi suficiente para que os controladores conseguissem atuar na região adequada (solicitada pelo operador), tendo em vista que as condições para atualização dos setpoints não foram atendidas.

A Tabela 5.16 destaca os valores finais (após o tempo de acomodação) das curvas apresentadas anteriormente e os confronta com os valores obtidos (após o tempo de acomodação) do poço simulado 2 sem utilização de controlador.

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Tabela 5.16 - Poço simulado 2 com influência dos controladores PID e PI-fuzzy versus sem controlador.

Poço simulado 2 com atuação do controlador

PID (teste 3)

Poço simulado 2 com atuação do controlador

PI-fuzzy (teste 4)

Poço simulado 2 sem atuação de controlador Qls: 22,8637 m³/s Qls: 23, 0111 m³/s Qls: 23 m³/s

Qga: 18251 m³/s Qga: 15993,3 m³/s Qga: 15993,3 m³/s

Dch: 10 pol Dch: 10 pol Dch: 10 pol

Pinj: 89,6287 kgf/cm² Pinj: 80 kgf/cm² Pinj: 80 kgf/cm² Pwf: 53,5062 kgf/cm² Pwf: 53,2011 kgf/cm² Pwf: 53,2 kgf/cm²

Pr: 60,8701 kgf/cm² Pr: 56,358 kgf/cm² Pr: 56,4 kgf/cm²

Fonte: Autor, 2022.

Logo, pode-se destacar que o principal fator contribuinte para que a atuação dos controladores no poço simulado 2 fosse aquém do esperado, foi a falta de funcionamento na faixa de operação. Fato este que ocorreu devido à lógica de atuação dos setpoints das pressões não terem sido atendidas. Uma possível solução para este problema é a redução dos valores utilizados para ativação da lógica dos setpoints das pressões.

Capítulo 6

Conclusões e recomendações

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