Compensador hidropneumático semiativo para sistemas de

perfuração offshore

Mestrando: William H Cuellar SanchezOrientador: Eugenio Fortaleza

SUMARIO• Introdução • Modelagem• Controle • Estudo de Caso• Resultados• Apêndice 1• Apêndice 2 • Conclusões

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INTRODUÇÃO

• Problema• Objetivo • Contextualização• Justificativa• Metodologia

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PROBLEMA

Com Carga• Coluna• Broca

Sem Carga• Pistoneio

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https://www.youtube.com/watch?v=D1IgfniOIdM

OBJETIVO GERAL

Projetar um compensador de heave com duas configurações hidropneumáticas e realizar um controle semiativo para que o compensador se adapte às mudanças de massa da coluna. Consegue-se, assim, diminuir as oscilações transmitidas à coluna de perfuração, para as diferentes configurações da coluna de perfuração.

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CLASSES DE COMPENSADORES • Passivo• Semiativo• Ativo

PRINCÍPIO FÍSICO• Pneumático• Hidropneumáticos• Mecânicos

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JUSTIFICATIVA

• Boa atenuação da onda transmitida• Baixo consumo de energia• Sistema simples • Robusto• Posição de referência facilmente mantida

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METODOLOGIA

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METODOLOGIA

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METODOLOGIA

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COMPENSADOR COM MOLA

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MODELAGEM

1) Óleo não compressível

2) Fricção entre as paredes do cilindro zero

3) Fluxo pequeno pela válvula

4)A massa suportada pelo compensador é constante

5)Pressão ambiental é desprezada

6)O processo é adiabático

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EQUAÇÕES

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EQUAÇÕES

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FILTRO BUTTERWORTH

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CONTROLE SEMIATIVO

CONTROLE SEMIATIVOObjetivo: frequência de corte constante

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ESTUDO DE CASO

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MASSA DE PROJETO 286T (76 M3)

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MASSA MÁXIMA 360t (64m3)

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MASSA MÍNIMA 230t (88 m3)

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APÊNDICE 1

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RESPOSTA

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APÊNDICE 2

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CONTROLE

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RESPOSTA

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Foi desenvolvida uma metodologia para projetar sistemas hidropneumáticos em termos do comportamento desejado

Identificou-se a resposta desejada do compensador, analisaram-se suas condições de trabalho para uma profundidade de 6km.

O compensador com mola não é viável ao aplicar esta metodologia

Foi proposto um controle semiativo usando só uma válvula servo comandada

CONCLUSÕES

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CONCLUSÕES

O controle conseguiu manter as condições de operação com um ganho máximo entre 2,8dB e 1,3dB para o compensador sem mola. Sem controle semiativo o volume aumenta 9%

O volume do acumulador para o compensador sem mola foi de 88$m^3$. Com condições menos rigorosas (frequência de 0,056 e ganho máximo de 6db)o volume diminui um 24%

O compensador sem mola é realizável e o controle atinge o comportamento desejado

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CONCLUSÕES APÊNDICE I COMPENSADOR COM CREMALHEIRA

• Foi adicionado um elemento mecânico ativo no compensador, mas o compensador continuou com as mesmas vantagens, alem disso, o volume foi de 50m3.

• A combinação das duas estratégias de controle garante que para todo o intervalo de massas a frequência de corte sempre estará no intervalo de frequência de corte desejado e um ganho máximo menor que 1,7db. O uso da cremalheira diminuiu 1,5db

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CONCLUSÕES APÊNDICE II

• O compensador de heave atinge seus objetivos, tamanho do acumulador, atenuação da onda transmitida, robustez e baixo consumo de energia.

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TRABALHOS FUTUROS

Controle semiativo para controlar posição, velocidade, aceleração e força sobre a broca, usando o mesmo atuador.

Adicionar outras propriedades da coluna na modelagem Incorporar a técnica de controle proposta no Apêndice ll e

adoptar para aplicação nos casos do pré-sal. Tendo em vista q não que esses resultados não foram totalmente explorados, pois foram obtidos após da submissão da primeira versão da dissertação.

Esta sendo desenvolvido um modelo em escala do compensador que trabalha com o principio de suspensão hidropneumática sem mola.

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AGRADECIMENTO

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Muito Obrigado