Sesión de Defensa de la Tesis Doctoral N° 49 del PPGEE - Estimación del Cuadro Dinamométrico de Superficie a partir de Medidas del Sistema de Accionamiento del Motor Eléctrico y el Modelo Mecánico del Sistema de Bombeo por Varillas

ESTUDIANTE: LÁZARO EDMILSON BRITO SILVA

FECHA: 10 de julio de 2024

HORA: 2:30 pm

UBICACIÓN: https://us02web.zoom.us/j/83583917576?pwd=LLkha2sBnK2d829TmoV3PANFnKJ6SJ.1

TÍTULO: Estimación del Cuadro Dinamométrico de Superficie a partir de Medidas del Sistema de Accionamiento del Motor Eléctrico y el Modelo Mecánico del Sistema de Bombeo de Varillas

 

PALABRAS CLAVE: Motor de Inducción; Técnicas de Medición; Carta Dinamométrica; Exploración de aceite.

 

RESUMEN:

Entre los métodos de extracción artificial de petróleo, el bombeo mecánico mediante varillas es uno de los más utilizados en todo el mundo. En este sistema, un volumen de fluido se eleva a la superficie mediante un movimiento alternativo mantenido por una máquina de inducción asociada a una estructura mecánica. Las condiciones en el fondo del pozo presentan desafíos importantes en los sistemas de bombeo con varillas, lo que representa una preocupación para los profesionales que trabajan en el yacimiento petrolífero. Aunque eficaz, este sistema de bombeo requiere un análisis periódico de las tablas del dinamómetro para diagnosticar fallas y optimizar el proceso. Sin embargo, la obtención de estas cartas depende muchas veces de instrumentación invasiva, lo que aumenta los costes y la complejidad del sistema. Esta dependencia de la instrumentación de campo puede representar un problema, ya que cualquier falla en los elementos sensores puede provocar que la unidad de bombeo se detenga, impactando negativamente la producción. Para abordar este problema, los estudios han buscado soluciones alternativas o redundantes para el sistema de medición de campo, con el objetivo de minimizar los impactos económicos asociados con la parada de la unidad y el reemplazo de los elementos de medición primarios. Este trabajo tiene como objetivo implementar un estimador para el cuadro dinamométrico de superficie basado en mediciones asociadas a la línea de potencia del motor de inducción y datos de la estructura mecánica del sistema de bombeo por varillas. La investigación presenta una metodología que integra mediciones físicas de voltaje, corriente, deslizamiento y velocidad en el motor de inducción, las cuales sirven como variables de entrada para un observador del estado de este motor. Las mediciones no se producen en tiempo real, sino que quedan registradas en un archivo electrónico para su posterior procesamiento informático. La salida de este observador, asociada con un modelo del circuito equivalente del motor, se utiliza para inferir el par producido en el eje del motor. La velocidad medida en el eje del motor está directamente ligada a la velocidad angular de la manivela del grupo de bombeo, debido a la interconexión entre las poleas y correas que participan en este proceso. El ángulo de giro de la manivela se puede obtener a partir de la velocidad angular; Este ángulo, combinado con elementos de la geometría de la estructura de la unidad de bombeo, determina el desplazamiento de la varilla pulida. Para calcular la carga de la varilla pulida, es necesario alimentar un estimador con variables de entrada, incluido el par en el eje del motor y el ángulo del cigüeñal. La relación entre la carga y la posición de la varilla pulida da como resultado la composición del cuadro dinamométrico. Los resultados presentan gráficos dinamométricos de superficie bajo diferentes condiciones operativas simuladas en un pozo petrolero experimental, tales como operación normal, operación con presencia de gas en el pozo, operación con fuga en la válvula caminante y operación con suministro insuficiente de fluido, las cuales son más estrechamente alineados con los reales. Esta aplicación práctica ofrece un método alternativo para la adquisición de cartas dinamométricas de superficie, que puede funcionar como un enfoque menos costoso y complementario en el diagnóstico de fallas, en comparación con los métodos utilizados actualmente, contribuyendo a las decisiones de mantenimiento de la unidad de bombeo.

 

 

EXAMINADORES:

JES DE JESÚS FAIS CERQUEIRA -UFBA (Asesor)

ANTONIO MARCUS NOGUEIRA LIMA - UFCG (Asesor)

AMAURI OLIVEIRA - UFBA (Asesor)

JOSÉ MARIO ARAUJO - IFBA

MANUEL DE ALMEIDA BARRETO FILHO - UFBA

EDUARDO TELMO FONSECA SANTOS - IFBA

 

 

Em 13/06/2024