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

Página do item simplificado
OrientadorMeleiro, Luiz Augusto da Cruz
Membro da bancaFreire, Fabio Bentes
Segundo membro da bancaJunior, Mauricio Bezerra de Souza
AutorMartins, Ramon Araujo
Lattes do Autorhttp://lattes.cnpq.br/8393291064955150por
Data de Acesso2025-05-21T15:07:03Z
Ano de publicação2024por
AbstractIn oil activities, during the drilling stage, the use of drilling fluids becomes essential for the success of the entire operation. These drilling fluids are constituted by adding chemical products to a base fluid, which can be classified according to the type of base fluid used in their formulation, categorized as water-based, oil-based, or gas-based fluids. These fluids exert numerous properties, but those related to rheological properties and maintaining the hydrostatic pressure gradient within the well are particularly noteworthy. Considering that drilling fluids are subject to fluid-rock interactions, contamination by salts from the geological formation can become a problem during the well exploration stage, potentially impacting the rheological characteristics and density of the fluid. An increase in the electrical conductivity of the fluid indicates the increase in salt presence in waterbased drilling fluids. However, the monitoring and control of this property have yet to be explored so far. This work proposed developing a multivariable fuzzy control system for correcting water-based drilling fluids' electrical conductivity, density, and apparent viscosity. The developed control technique was evaluated through an experimental unit for the preparation and monitoring of drilling fluids equipped with mixing and water storage tanks, a helical pump for fluid recirculation, a water dosing pump, and solid feeders. The unit's instrumentation includes sensors for measuring conductivity, temperature, level, flow rate, density, and apparent viscosity. The data acquisition system of the experimental unit consists of a National Instruments PLC using LabVIEW® supervisory software. The fuzzy control strategy was developed using the LabVIEW® software. For the performance evaluation of the controller, servo and regulatory control problems involving the properties of electrical conductivity, apparent viscosity, and density were proposed. Experimental tests were also conducted to evaluate the interaction between the fluid composition and the controlled variables. In bench experimental tests, it was observed that the evaluated properties have statistically significant interactions with each other. However, the increase in sodium chloride concentration does not alter the pseudoplasticity of the fluids. Regarding the performance of the fuzzy controller, the results demonstrated the effectiveness of the proposed strategy in maintaining the electrical conductivity, apparent viscosity, and density of the fluids, thus evidencing its potential use as a tool for multivariable control of the physical properties in drilling fluids. It was also possible to identify that electrical conductivity was the most sensitive variable in relation to density and apparent viscosity.eng
ProveniênciaSubmitted by Ramon Araujo Martins (ramon.martins4@hotmail.com) on 2025-04-30T00:46:32Z No. of bitstreams: 1 Dissertao_Ramon_A._Martins (1).pdf: 3931529 bytes, checksum: acc38ff9c75406bd345e4dc3de5d451c (MD5)eng
ProveniênciaApproved for entry into archive by Cássio Morais (cassiomorais@ibict.br) on 2025-05-21T15:07:03Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertao_Ramon_A._Martins (1).pdf: 3931529 bytes, checksum: acc38ff9c75406bd345e4dc3de5d451c (MD5)eng
ProveniênciaMade available in DSpace on 2025-05-21T15:07:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertao_Ramon_A._Martins (1).pdf: 3931529 bytes, checksum: acc38ff9c75406bd345e4dc3de5d451c (MD5) Previous issue date: 2024eng
RegiãoSudestepor
ResumoNas 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 dos fluidos. 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.por
Agência de financiamentoCAPESpor
Formatoapplication/pdf*
Formatoapplication/pdf
URIhttps://deposita.ibict.br/handle/deposita/772
Idiomaporpor
InstituiçãoCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superiorpor
PaísBrasilpor
DepartamentoUniversidade Federal Rural do Rio de Janeiropor
ProgramaPrograma de Pós-graduação em Engenharia Químicapor
Tipo de acessoopenAccesspor
Palavra ChaveFuzzy controleng
Palavra ChaveControle fuzzypor
Palavra ChaveDrilling fluidseng
Palavra ChaveFluidos de perfuraçãopor
Palavra ChaveElectric conductivityeng
Palavra ChaveCondutividade elétricapor
Palavra ChaveApparent viscosityeng
Palavra ChaveViscosidade aparentepor
Palavra ChaveDensityeng
Palavra ChaveDensidadepor
Área de conhecimento CNPqTecnologia químicapor
TítuloControle fuzzy multivariável para correção de propriedades físico-químicas de fluidos de perfuraçãopor
Titúlo AlternativoControle fuzzy multivariável para correção de propriedades físico-químicas de fluidos de perfuraçãopor
TipoDissertaçãopor

Arquivos

Pacote original

Agora exibindo 1 - 1 de 1
Imagem de Miniatura
Nome:
Dissertao_Ramon_A._Martins (1).pdf
Tamanho:
3.75 MB
Formato:
Adobe Portable Document Format
Descrição:
Dissertação publicada
Baixar

Licença do pacote

Agora exibindo 1 - 1 de 1
Imagem de Miniatura
Nome:
license.txt
Tamanho:
1.82 KB
Formato:
Item-specific license agreed upon to submission
Descrição:
Baixar

Coleções

Dissertação
youtubefacebooktwitterlinkedin
logos ibict governo

Instituto Brasileiro de Informação em Ciência e Tecnologia (Ibict)
SAUS Quadra 5 • Lote 6 Bloco H • Asa Sul • CEP: 70.070-912 • Brasília - DF