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ORCID:  http://orcid.org/0000-0002-1265-2482
Document type: Dissertação
Access type: Acesso Aberto
Title: Implementação de malha de controle de Força-G acoplada à malha de controle de umidade em peneira vibratória
Alternate title (s): Implementation of G-Force control loop coupled with the humidity control loop in a vibrating screen
Author: Pereira Junior, Wagner Vicente
First Advisor: Gedraite, Rubens
First member of the Committee: Neiro, Sergio Mauro da Silva
Second member of the Committee: Sislian, Rodrigo
Summary: O processo de perfuração de um poço de petróleo é composto de diversos subprocessos, entre eles, o de controle de sólidos, no qual é realizada a separação do cascalho proveniente do poço e o fluido de perfuração que foi injetado principalmente para lubrificar e resfriar a broca durante a perfuração. Esse fluido deve ser recondicionado para poder ser reutilizado, passando por diversas etapas de separação, sendo a primeira delas, a etapa de peneiramento vibratório, a qual pode ser considerada a mais importante, visto que os outros equipamentos de separação de sólidos podem operar eficientemente apenas se essa etapa estiver funcionando de forma adequada. O objetivo desse trabalho foi avaliar o processo de peneiramento vibratório e verificar como o teor de umidade se comporta frente ao efeito de variáveis independentes em condições estacionárias e também avaliar o efeito da força-g em regimes transientes. Utilizando-se de uma lama formada por uma suspensão de areia, água e goma xantana (com densidade e reologia semelhantes ao fluido real), foi feito um planejamento composto central com duas réplicas no ponto central, totalizando 16 experimentos. Com isso foi identificado um modelo que representa o comportamento do teor de umidade em estado estacionário frente as variáveis independentes: força-g, inclinação de tela e vazão de alimentação. O teor de umidade se mostrou diretamente proporcional às variáveis força-g e vazão de alimentação, e inversamente proporcional à variável inclinação. O ponto de operação da peneira que proporcionou a obtenção de sólidos menos úmidos foi força-g (1,3), inclinação (2,5º) e vazão de lama (55,9 kg/min). O ponto de operação da peneira que proporcionou a obtenção de sólidos mais úmidos foi força-g (2,3), inclinação (2,0º) e vazão de lama (300,0 kg/min). O modelo estático identificado juntamente com um modelo dinâmico de força-g obtido experimentalmente foram utilizados para simular o efeito da variável força-g em estado estacionário no ambiente Simulink™ do aplicativo Matlab™, adotando uma inclinação de 2° e vazão de 76,5 kg/h. Com isso foi possível definir uma estratégia de controle de força-g baseada em um setpoint de umidade e ajustar os parâmetros para simular possíveis perturbações impostas ao sistema.
Abstract: The drilling process of an oil well is composed of several sub-processes, including solids control, in which the gravel coming from the well is separated from the drilling fluid that was injected mainly to lubricate and cool the drill during drilling. This fluid must be reconditioned to be reused, going through several separation steps, the first of which is the vibrating sieving step, which can be considered the most important, since other solids separation equipment can operate efficiently only if this step is working properly. The objective of this work was to evaluate the vibratory sieving process and verify how the moisture content behaves against the effect of independent variables in stationary conditions and also to evaluate the effect of g-force in transient regimes. Using a slurry formed by a suspension of sand, water and xanthan gum (with density and rheology similar to the real fluid), a central composite plan was made with two replicas at the central point, totaling 16 experiments. Thus, a model was identified that represents the behavior of the moisture content at steady state against the independent variables: g-force, screen inclination and feed flow. The moisture content was directly proportional to the g-force and feed flow variables, and inversely proportional to the slope variable. The operating point of the sieve that provided less moist solids was g-force (1.3), inclination (2.5º) and mud flow (55.9 kg/min). The sieve operating point that provided the wetter solids was g-force (2.3), slope (2.0º) and mud flow (300.0 kg/min). The static model identified together with a dynamic g-force model obtained experimentally were used to simulate the effect of the steady-state g-force variable in the Simulink™ environment of the Matlab™ application, adopting a slope of 2° and a flow rate of 76.5 kg/h. Thus, it was possible to define a g-force control strategy based on a humidity set point and adjust the parameters for possible disturbances imposed on the system.
Keywords: Peneiramento vibratório
Separação sólido-líquido
Perfuração de poços de petróleo
Força-g
Vibrating screen
Drilling of oil wells
Solid-liquid separation
g-Force
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::OPERACOES INDUSTRIAIS E EQUIPAMENTOS PARA ENGENHARIA QUIMICA::OPERACOES DE SEPARACAO E MISTURA
Subject: Engenharia química
Força (Mecânica)
Malhas - Controle de qualidade
Poços de petróleo - Perfuração
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Química
Quote: PEREIRA JUNIOR, Wagner Vicente. Implementação de malha de controle de força-g acoplada à malha de controle de umidade em peneira vibratória. 2021. 72 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2021. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2021.484.
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.di.2021.484
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/41691
Date of defense: 26-Aug-2021
Sustainable Development Goals SDGs: ODS::ODS 9. Indústria, Inovação e infraestrutura - Construir infraestrutura resiliente, promover a industrialização inclusiva e sustentável, e fomentar a inovação.
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Engenharia Química

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