Desempenho de Controladores IMC Aplicados na Perfuração de Poços de Petróleo

Abstract

O controle de pressão durante a perfuração de poços de petróleo pode ser um dos processos mais complexos e perigosos do estágio da exploração. Este estudo propõe o desenho e a validação do desempenho dos Controladores de Modelo Interno (IMC e SIMC) para controlar a pressão na perfuração de poços de petróleo com base na técnica Manage Pressure Drilling (MPD). O MPD adiciona uma válvula de controle no sistema de perfuração para obter uma outra variável de manipulação na pressão no fundo do poço. Na primeira parte deste trabalho, obteve-se um modelo matemático linear do processo, fundamentado na mecânica dos fluidos. O processo dinâmico apresentou um elemento integrador, além disso, é considerado o acréscimo de um intervalo de tempo entre a ação da válvula e a resposta da variação da pressão no fundo do poço. Na segunda parte, o controlador IMC melhorado foi projetado para compensar o efeito do termo integrado com o atraso de tempo, procurando o melhor desempenho e robustez do sistema. Finalmente, o controlador proposto é testado por problemas comuns durante simulações de perfuração (perda de fluido, influxos, conexão de tubulação e perda de potência da bomba) mostrando sua viabilidade. Além disso, o desempenho do sistema de malha fechada é comparado com um controlador PI clássico.