Compensador hidropneumático semiativo para sistemas de perfuração offshore Mestrando: William H Cuellar Sanchez Orientador: Eugenio Fortaleza

SUMARIO Introdução Modelagem Controle Estudo de Caso Resultados Apêndice 1 Apêndice 2 Conclusões 1/26/ COMPENSADOR HIDROPNEUMÁTICO SEMIATIVO

INTRODUÇÃO Problema Objetivo Contextualização Justificativa Metodologia 1/26/2016COMPENSADOR HIDROPNEUMÁTICO SEMIATIVO3

PROBLEMA Com Carga Coluna Broca Sem Carga Pistoneio 1/26/2016COMPENSADOR HIDROPNEUMÁTICO SEMIATIVO4

1/26/20165 COMPENSADOR HIDROPNEUMÁTICO SEMIATIVO

1/26/2016COMPENSADOR HIDROPNEUMÁTICO SEMIATIVO6

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. 1/26/2016COMPENSADOR HIDROPNEUMÁTICO SEMIATIVO7

CLASSES DE COMPENSADORES Passivo Semiativo Ativo PRINCÍPIO FÍSICO Pneumático Hidropneumáticos Mecânicos 1/26/20168 COMPENSADOR HIDROPNEUMÁTICO SEMIATIVO

JUSTIFICATIVA Boa atenuação da onda transmitida Baixo consumo de energia Sistema simples Robusto Posição de referência facilmente mantida 1/26/2016COMPENSADOR HIDROPNEUMÁTICO SEMIATIVO9

METODOLOGIA 1/26/2016COMPENSADOR HIDROPNEUMÁTICO SEMIATIVO10

METODOLOGIA 1/26/ COMPENSADOR HIDROPNEUMÁTICO SEMIATIVO

METODOLOGIA 1/26/2016COMPENSADOR HIDROPNEUMÁTICO SEMIATIVO12

COMPENSADOR COM MOLA 1/26/2016COMPENSADOR HIDROPNEUMÁTICO SEMIATIVO13

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 1/26/2016COMPENSADOR HIDROPNEUMÁTICO SEMIATIVO14

EQUAÇÕES 1/26/2016COMPENSADOR HIDROPNEUMÁTICO SEMIATIVO15

EQUAÇÕES 1/26/2016COMPENSADOR HIDROPNEUMÁTICO SEMIATIVO16

FILTRO BUTTERWORTH 1/26/2016COMPENSADOR HIDROPNEUMÁTICO SEMIATIVO17

1/26/ COMPENSADOR HIDROPNEUMÁTICO SEMIATIVO CONTROLE SEMIATIVO

Objetivo: frequência de corte constante 1/26/ COMPENSADOR HIDROPNEUMÁTICO SEMIATIVO

ESTUDO DE CASO 1/26/2016COMPENSADOR HIDROPNEUMÁTICO SEMIATIVO20

MASSA DE PROJETO 286T (76 M 3 ) 1/26/ COMPENSADOR HIDROPNEUMÁTICO SEMIATIVO

MASSA MÁXIMA 360t (64m 3 ) 1/26/ COMPENSADOR HIDROPNEUMÁTICO SEMIATIVO

MASSA MÍNIMA 230t (88 m 3 ) 1/26/ COMPENSADOR HIDROPNEUMÁTICO SEMIATIVO

APÊNDICE 1 1/26/2016COMPENSADOR HIDROPNEUMÁTICO SEMIATIVO24

RESPOSTA 1/26/2016COMPENSADOR HIDROPNEUMÁTICO SEMIATIVO25

APÊNDICE 2 1/26/2016COMPENSADOR HIDROPNEUMÁTICO SEMIATIVO26

CONTROLE 1/26/2016COMPENSADOR HIDROPNEUMÁTICO SEMIATIVO27

RESPOSTA 1/26/2016COMPENSADOR HIDROPNEUMÁTICO SEMIATIVO28

 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 1/26/ COMPENSADOR HIDROPNEUMÁTICO SEMIATIVO

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 1/26/2016COMPENSADOR HIDROPNEUMÁTICO SEMIATIVO30

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 50m 3. 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 1/26/2016COMPENSADOR HIDROPNEUMÁTICO SEMIATIVO31

CONCLUSÕES APÊNDICE II O compensador de heave atinge seus objetivos, tamanho do acumulador, atenuação da onda transmitida, robustez e baixo consumo de energia. 1/26/2016COMPENSADOR HIDROPNEUMÁTICO SEMIATIVO32

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. 1/26/2016COMPENSADOR HIDROPNEUMÁTICO SEMIATIVO33

AGRADECIMENTO 1/26/2016COMPENSADOR HIDROPNEUMÁTICO SEMIATIVO34

Muito Obrigado