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Manuel De Almeida Barreto Filho - One of the best experts on this subject based on the ideXlab platform.
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Geração de carta dinamometrica de fundo para diagnostico do bombeio mecanico em poços de petroleo
2014Co-Authors: Manuel De Almeida Barreto FilhoAbstract:Resumo: Para uma operação ótima de um Sistema de Bombeio Mecânico, faz-se necessário o controle permanente sobre o comportamento da carga atuante na profundidade em que se encontra assentada a bomba de fundo. Para tanto, dispõe-se atualmente apenas de um dinamômetro de superfície, que registra, com a coluna de hastes em movimento, o valor numérico das forças que atuam na extremidade superior da haste polida. O resultado é o traçado de uma carta dinamométrica de superfície, a qual nada mais representa do que os efeitos gerados pela carga atuante na bomba de fundo, após terem se propagado através da coluna de hastes. Como sabemos, estes efeitos detectados na superfície, trazem consigo degenerações que foram incorporadas durante a referida propagação, o que vem mascarar o . real comportamento da bomba de fundo. Logo, as informações provenientes desta ferramenta, mostram-se, na maioria .das situações operacionais, ineficientes, com o problema tomando-se crítico no caso dos poços profundos (profundidades acima de 1000 metros). O problema consiste, então, em inferir, a partir dos dados de superfície, sob quecondições operacionais de fundo está se processando o bombeio mecânico. Embora algumas soluções, usando hipóteses simplificadoras, têm sido descritas e utilizadas correntemente, a completa formulação do problema e a construção dos correspondentes algorítmos de solução constituem-se ainda em ativa área de investigação acadêmica e industrial. Neste trabalho, propõe-se um método de cálculo que possibilita determinar o deslocamento em relação a posição de equilíbrio de qualquer ponto da coluna de hastes e os esforços ali atuantes, ambos em relação ao tempo, a partir das medições realizadas na profundidade desejada.O presente método incorpora algumas novas contribuições, por exemplo uma formulação mais realista do atrito envolvido no sistema, com base nas interações fluido dinâmicas nas hastes e tubulação, bem como incluindo a possibilidade de uso de hastes de fibra de vidro, o que pode ser uma opção industrial para o futuro. o procedimento é válido, mesmo em se tratando de grandes profundidades de assentamento da bomba de fundo, altas velocidades de bombeio e elevados cursos da haste polida. Finalmente, o algorítmo apresenta boa performance computacionalAbstract: Optimal operation of Sucker Rod Pumping System requires standing monitoring of the acting load at the depth where the pump is located. For that purpose, only a surface dynamometer is available, which registers the acting forces at the moving upper end of the polished Rod at several time instants. The resulting information is the so-called dynamometric surface chart, which represents, during the measuring period, the load effects at the bottom of the well after these have been propagated to the top. As well known, these measurements do not reflect the true behavior of the system at the depth location of the pump, but are contaminated by the propagation along the entire Rod String. Therefore, it is not adequate to directly rely upon obtained surface data to correctly monitor the well pumping operation, the situation becoming more critical in deep wells (with depths larger than 1000 meters). The problem is, then, to infer, from the surface data, the operation behavior of the pumping system at the downhole. Although some solutions using simplifying assumptions, have been given and are of current use, the full formulation of the problem and the construction of complete and accurate algorithms to solve it, still constitute an active area of academic and industrial investgation. In this work, a method is proposed to determine the dislocations, as well as the acting forces, at any desired depth location of the Rod String, and at time instant of the measuring period, based only on the surface data. In the way, one can obtain dynamometric charts at any desired depth location. The method incorparates some new contributions to the ones available in the literature, such as a more realistic fluid-dynamic formulation of the friction involved in the become an option for the industry in the future. The procedure described in this work yields good results, even in the case of large depth locations of the pump, large pumping speeds and polished Rod strokes. Finally, the algorithm shows also good computational efficienc
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Geração de carta dinamometrica de fundo para diagnostico do bombeio mecanico em poços de petroleo
Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia Mecânica e Instituto de Geociências, 1993Co-Authors: Manuel De Almeida Barreto FilhoAbstract:Para uma operação ótima de um Sistema de Bombeio Mecânico, faz-se necessário o controle permanente sobre o comportamento da carga atuante na profundidade em que se encontra assentada a bomba de fundo. Para tanto, dispõe-se atualmente apenas de um dinamômetro de superfície, que registra, com a coluna de hastes em movimento, o valor numérico das forças que atuam na extremidade superior da haste polida. O resultado é o traçado de uma carta dinamométrica de superfície, a qual nada mais representa do que os efeitos gerados pela carga atuante na bomba de fundo, após terem se propagado através da coluna de hastes. Como sabemos, estes efeitos detectados na superfície, trazem consigo degenerações que foram incorporadas durante a referida propagação, o que vem mascarar o . real comportamento da bomba de fundo. Logo, as informações provenientes desta ferramenta, mostram-se, na maioria .das situações operacionais, ineficientes, com o problema tomando-se crítico no caso dos poços profundos (profundidades acima de 1000 metros). O problema consiste, então, em inferir, a partir dos dados de superfície, sob que condições operacionais de fundo está se processando o bombeio mecânico. Embora algumas soluções, usando hipóteses simplificadoras, têm sido descritas e utilizadas correntemente, a completa formulação do problema e a construção dos correspondentes algorítmos de solução constituem-se ainda em ativa área de investigação acadêmica e industrial. Neste trabalho, propõe-se um método de cálculo que possibilita determinar o deslocamento em relação a posição de equilíbrio de qualquer ponto da coluna de hastes e os esforços ali atuantes, ambos em relação ao tempo, a partir das medições realizadas na profundidade desejada. O presente método incorpora algumas novas contribuições, por exemplo uma formulação mais realista do atrito envolvido no sistema, com base nas interações fluido dinâmicas nas hastes e tubulação, bem como incluindo a possibilidade de uso de hastes de fibra de vidro, o que pode ser uma opção industrial para o futuro. o procedimento é válido, mesmo em se tratando de grandes profundidades de assentamento da bomba de fundo, altas velocidades de bombeio e elevados cursos da haste polida. Finalmente, o algorítmo apresenta boa performance computacionalOptimal operation of Sucker Rod Pumping System requires standing monitoring of the acting load at the depth where the pump is located. For that purpose, only a surface dynamometer is available, which registers the acting forces at the moving upper end of the polished Rod at several time instants. The resulting information is the so-called dynamometric surface chart, which represents, during the measuring period, the load effects at the bottom of the well after these have been propagated to the top. As well known, these measurements do not reflect the true behavior of the system at the depth location of the pump, but are contaminated by the propagation along the entire Rod String. Therefore, it is not adequate to directly rely upon obtained surface data to correctly monitor the well pumping operation, the situation becoming more critical in deep wells (with depths larger than 1000 meters). The problem is, then, to infer, from the surface data, the operation behavior of the pumping system at the downhole. Although some solutions using simplifying assumptions, have been given and are of current use, the full formulation of the problem and the construction of complete and accurate algorithms to solve it, still constitute an active area of academic and industrial investgation. In this work, a method is proposed to determine the dislocations, as well as the acting forces, at any desired depth location of the Rod String, and at time instant of the measuring period, based only on the surface data. In the way, one can obtain dynamometric charts at any desired depth location. The method incorparates some new contributions to the ones available in the literature, such as a more realistic fluid-dynamic formulation of the friction involved in the become an option for the industry in the future. The procedure described in this work yields good results, even in the case of large depth locations of the pump, large pumping speeds and polished Rod strokes. Finally, the algorithm shows also good computational efficienc
João Maria Araújo Do Nascimento - One of the best experts on this subject based on the ideXlab platform.
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Simulador computacional para poços de petróleo com método de elevação artificial por bombeio mecânico
Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2014Co-Authors: João Maria Araújo Do NascimentoAbstract:Este trabalho propõe um simulador computacional para poços de petróleo com trajetória vertical, equipados com elevação artificial por bombeio mecânico (BM). O simulador é capaz de representar o comportamento dinâmico de sistemas de BM e avaliar numericamente diversos parâmetros relevantes ao mesmo, permitindo a fácil visualização de diversos fenômenos pertinentes ao processo, tudo isso, de forma conveniente e a custos e tempos menores, do que experimentos com poços reais. A simulação utiliza um modelo baseado no comportamento dinâmico da coluna de hastes, o qual pode ser representado por uma equação diferencial parcial de segunda ordem. A partir deste modelo, pode-se verificar a ocorrência de diversas situações comumente vivenciadas em campo. A simulação conta ainda com animações em 3D, facilitando o entendimento físico do processo, devido a uma melhor interpretação visual dos fenômenos. Outra característica importante é a emulação dos principais sensores utilizados na automação de BM. A emulação dos sensores é feita através de uma interface microcontrolada entre o simulador e controladores industriais, de maneira que os controladores interpretem o simulador como um poço real. No simulador foi desenvolvido um módulo de falhas onde são implementadas seis diferentes condições de falhas. Estas pertencem ao grupo dos principais problemas encontrados em sistemas de BM. Assim, a análise e verificação destes problemas, através do simulador, dá ao usuário a oportunidade de identificar tais situações que só poderiam ser observadas em campo. A implementação destas condições recebe um tratamento diferenciado em virtude das diferentes condições de contorno impostas à solução numérica do problema. Diversas aplicações são encontradas para o simulador, dentre elas: a parametrização e análise de poços, a aplicação em cursos de capacitação técnica para técnicos e engenheiros, a realização de testes em controladores, sistemas supervisórios e a validação de algoritmos de controleThis work proposes a computer simulator for sucker Rod pumped vertical wells. The simulator is able to represent the dynamic behavior of the systems and the computation of several important parameters, allowing the easy visualization of several pertinent phenomena. The use of the simulator allows the execution of several tests at lower costs and shorter times, than real wells experiments. The simulation uses a model based on the dynamic behavior of the Rod String. This dynamic model is represented by a second order partial differencial equation. Through this model, several common field situations can be verified. Moreover, the simulation includes 3D animations, facilitating the physical understanding of the process, due to a better visual interpretation of the phenomena. Another important characteristic is the emulation of the main sensors used in sucker Rod pumping automation. The emulation of the sensors is implemented through a microcontrolled interface between the simulator and the industrial controllers. By means of this interface, the controllers interpret the simulator as a real well. A "fault module" was included in the simulator. This module incorporates the six more important faults found in sucker Rod pumping. Therefore, the analysis and verification of these problems through the simulator, allows the user to identify such situations that otherwise could be observed only in the field. The simulation of these faults receives a different treatment due to the different boundary conditions imposed to the numeric solution of the problem. Possible applications of the simulator are: the design and analysis of wells, training of technicians and engineers, execution of tests in controllers and supervisory systems, and validation of control algorithm
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Simulador computacional para poços de petróleo com método de elevação artificial por bombeio mecânico
Automação e Sistemas; Engenharia de Computação; Telecomunicações, 2005Co-Authors: João Maria Araújo Do NascimentoAbstract:This work proposes a computer simulator for sucker Rod pumped vertical wells. The simulator is able to represent the dynamic behavior of the systems and the computation of several important parameters, allowing the easy visualization of several pertinent phenomena. The use of the simulator allows the execution of several tests at lower costs and shorter times, than real wells experiments. The simulation uses a model based on the dynamic behavior of the Rod String. This dynamic model is represented by a second order partial differencial equation. Through this model, several common field situations can be verified. Moreover, the simulation includes 3D animations, facilitating the physical understanding of the process, due to a better visual interpretation of the phenomena. Another important characteristic is the emulation of the main sensors used in sucker Rod pumping automation. The emulation of the sensors is implemented through a microcontrolled interface between the simulator and the industrial controllers. By means of this interface, the controllers interpret the simulator as a real well. A "fault module" was included in the simulator. This module incorporates the six more important faults found in sucker Rod pumping. Therefore, the analysis and verification of these problems through the simulator, allows the user to identify such situations that otherwise could be observed only in the field. The simulation of these faults receives a different treatment due to the different boundary conditions imposed to the numeric solution of the problem. Possible applications of the simulator are: the design and analysis of wells, training of technicians and engineers, execution of tests in controllers and supervisory systems, and validation of control algorithmsEste trabalho propõe um simulador computacional para poços de petróleo com trajetória vertical, equipados com elevação artificial por bombeio mecânico (BM). O simulador é capaz de representar o comportamento dinâmico de sistemas de BM e avaliar numericamente diversos parâmetros relevantes ao mesmo, permitindo a fácil visualização de diversos fenômenos pertinentes ao processo, tudo isso, de forma conveniente e a custos e tempos menores, do que experimentos com poços reais. A simulação utiliza um modelo baseado no comportamento dinâmico da coluna de hastes, o qual pode ser representado por uma equação diferencial parcial de segunda ordem. A partir deste modelo, pode-se verificar a ocorrência de diversas situações comumente vivenciadas em campo. A simulação conta ainda com animações em 3D, facilitando o entendimento físico do processo, devido a uma melhor interpretação visual dos fenômenos. Outra característica importante é a emulação dos principais sensores utilizados na automação de BM. A emulação dos sensores é feita através de uma interface microcontrolada entre o simulador e controladores industriais, de maneira que os controladores interpretem o simulador como um poço real. No simulador foi desenvolvido um módulo de falhas onde são implementadas seis diferentes condições de falhas. Estas pertencem ao grupo dos principais problemas encontrados em sistemas de BM. Assim, a análise e verificação destes problemas, através do simulador, dá ao usuário a oportunidade de identificar tais situações que só poderiam ser observadas em campo. A implementação destas condições recebe um tratamento diferenciado em virtude das diferentes condições de contorno impostas à solução numérica do problema. Diversas aplicações são encontradas para o simulador, dentre elas: a parametrização e análise de poços, a aplicação em cursos de capacitação técnica para técnicos e engenheiros, a realização de testes em controladores, sistemas supervisórios e a validação de algoritmos de control
Blanco, Lisa Beatriz - One of the best experts on this subject based on the ideXlab platform.
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Estudo da elevação de oleos pesados atraves de BCP utilizando-se o metodo de elementos finitos
[s.n.], 2018Co-Authors: Blanco, Lisa BeatrizAbstract:Orientador: Paulo Roberto RibeiRodissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia MecanicaResumo: o trabalho trata da investigação dos diferentes métodos de elevação de óleos pesados, enfatizando-se o sistema de Bombeio por Cavidades Progressivas (BCP). A caracterização reológica de três óleos ultra-viscosos de campos petrolíferos brasileiros foi realizada, considerando-se o comportamento dinâmico das amostras, bem como o efeito da temperatura nos ensaios. A simulação do escoamento laminar, isotérmico, em regime permanente, do óleo com comportamento não-Newtoniano, através do anular concêntrico formado entre o revestimento de pRodução e a coluna de hastes de acionamento da bomba, foi realizada através do Método de Elementos Finitos. Foi utilizado um modelo bidimensional para representação do escoamento axi-rotacional, com formulação mista de velocidade-pressão e Método de Newton com um esquema incremental de carregamento. Os resultados mostraram que as perdas de carga no espaço anular são significativas no dimensionamento do sistema BCP, sendo o conhecimento das propriedades reológicas do material de fundamental importância nesse tipo de análiseAbstract: This work is about the investigation of different methods of heavy of lifting, with emphasis in the Progressive Cavity Pumping system (PCP). The rheological characterization of three ultra-viscous oils of Brazilian's fields was accomplished, considering the dynamic behavior of the samples, as well as the effect of the temperature in the tests. The simulation of the steady, laminar and isothermal flow, of oil with non-Newtonian behavior, through the concentric annulus formed between the pRoduction tubing and the Rod String which drives the pump, was accomplished by applying the Finite Element Method. A bidimensional model was used for the representation of the axi-rotational flow, with mixed formulation of velocity-pressure and the Newton's Method with an incremental loading scheme. The results showed that the pressure drop in the annular space is significant in the PCP system design, and the knowledge of the rheological properties of the material is of fundamental importance in this type of analysisMestradoMestre em Engenharia de Petróle
Arreto Filho, Manuel De Almeida - One of the best experts on this subject based on the ideXlab platform.
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Geração de carta dinamometrica de fundo para diagnostico do bombeio mecanico em poços de petroleo
[s.n.], 2018Co-Authors: Arreto Filho, Manuel De AlmeidaAbstract:Orientador: Martin TygelDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia MecanicaResumo: Para uma operação ótima de um Sistema de Bombeio Mecânico, faz-se necessário o controle permanente sobre o comportamento da carga atuante na profundidade em que se encontra assentada a bomba de fundo. Para tanto, dispõe-se atualmente apenas de um dinamômetro de superfície, que registra, com a coluna de hastes em movimento, o valor numérico das forças que atuam na extremidade superior da haste polida. O resultado é o traçado de uma carta dinamométrica de superfície, a qual nada mais representa do que os efeitos gerados pela carga atuante na bomba de fundo, após terem se propagado através da coluna de hastes. Como sabemos, estes efeitos detectados na superfície, trazem consigo degenerações que foram incorporadas durante a referida propagação, o que vem mascarar o . real comportamento da bomba de fundo. Logo, as informações provenientes desta ferramenta, mostram-se, na maioria .das situações operacionais, ineficientes, com o problema tomando-se crítico no caso dos poços profundos (profundidades acima de 1000 metros). O problema consiste, então, em inferir, a partir dos dados de superfície, sob que condições operacionais de fundo está se processando o bombeio mecânico. Embora algumas soluções, usando hipóteses simplificadoras, têm sido descritas e utilizadas correntemente, a completa formulação do problema e a construção dos correspondentes algorítmos de solução constituem-se ainda em ativa área de investigação acadêmica e industrial. Neste trabalho, propõe-se um método de cálculo que possibilita determinar o deslocamento em relação a posição de equilíbrio de qualquer ponto da coluna de hastes e os esforços ali atuantes, ambos em relação ao tempo, a partir das medições realizadas na profundidade desejada. O presente método incorpora algumas novas contribuições, por exemplo uma formulação mais realista do atrito envolvido no sistema, com base nas interações fluido dinâmicas nas hastes e tubulação, bem como incluindo a possibilidade de uso de hastes de fibra de vidro, o que pode ser uma opção industrial para o futuro. o procedimento é válido, mesmo em se tratando de grandes profundidades de assentamento da bomba de fundo, altas velocidades de bombeio e elevados cursos da haste polida. Finalmente, o algorítmo apresenta boa performance computacionalAbstract: Optimal operation of Sucker Rod Pumping System requires standing monitoring of the acting load at the depth where the pump is located. For that purpose, only a surface dynamometer is available, which registers the acting forces at the moving upper end of the polished Rod at several time instants. The resulting information is the so-called dynamometric surface chart, which represents, during the measuring period, the load effects at the bottom of the well after these have been propagated to the top. As well known, these measurements do not reflect the true behavior of the system at the depth location of the pump, but are contaminated by the propagation along the entire Rod String. Therefore, it is not adequate to directly rely upon obtained surface data to correctly monitor the well pumping operation, the situation becoming more critical in deep wells (with depths larger than 1000 meters). The problem is, then, to infer, from the surface data, the operation behavior of the pumping system at the downhole. Although some solutions using simplifying assumptions, have been given and are of current use, the full formulation of the problem and the construction of complete and accurate algorithms to solve it, still constitute an active area of academic and industrial investgation. In this work, a method is proposed to determine the dislocations, as well as the acting forces, at any desired depth location of the Rod String, and at time instant of the measuring period, based only on the surface data. In the way, one can obtain dynamometric charts at any desired depth location. The method incorparates some new contributions to the ones available in the literature, such as a more realistic fluid-dynamic formulation of the friction involved in the become an option for the industry in the future. The procedure described in this work yields good results, even in the case of large depth locations of the pump, large pumping speeds and polished Rod strokes. Finally, the algorithm shows also good computational efficiencyMestradoMestre em Engenharia de Petróle
Lisa Beatriz Blanco - One of the best experts on this subject based on the ideXlab platform.
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Estudo da elevação de oleos pesados atraves de BCP utilizando-se o metodo de elementos finitos
2017Co-Authors: Lisa Beatriz BlancoAbstract:Resumo: o trabalho trata da investigação dos diferentes métodos de elevação de óleos pesados, enfatizando-se o sistema de Bombeio por Cavidades Progressivas (BCP). A caracterização reológica de três óleos ultra-viscosos de campos petrolíferos brasileiros foi realizada, considerando-se o comportamento dinâmico das amostras, bem como o efeito da temperatura nos ensaios. A simulação do escoamento laminar, isotérmico, em regime permanente, do óleo com comportamento não-Newtoniano, através do anular concêntrico formado entre o revestimento de pRodução e a coluna de hastes de acionamento da bomba, foi realizada através do Método de Elementos Finitos. Foi utilizado um modelo bidimensional para representação do escoamento axi-rotacional, com formulação mista de velocidade-pressão e Método de Newton com um esquema incremental de carregamento. Os resultados mostraram que as perdas de carga no espaço anular são significativas no dimensionamento do sistema BCP, sendo o conhecimento das propriedades reológicas do material de fundamental importância nesse tipo de análiseAbstract: This work is about the investigation of different methods of heavy of lifting, with emphasis in the Progressive Cavity Pumping system (PCP). The rheological characterization of three ultra-viscous oils of Brazilian's fields was accomplished, considering the dynamic behavior of the samples, as well as the effect of the temperature in the tests. The simulation of the steady, laminar and isothermal flow, of oil with non-Newtonian behavior, through the concentric annulus formed between the pRoduction tubing and the Rod String which drives the pump, was accomplished by applying the Finite Element Method. A bidimensional model was used for therepresentation of the axi-rotational flow, with mixed formulation of velocity-pressure and the Newton's Method with an incremental loading scheme. The results showed that the pressure drop in the annular space is significant in the PCP system design, and the knowledge of the rheological properties of the material is of fundamental importance in this type of analysi
