Estudo e aplicação de estratégias de controle em um separador de produção considerando o regime de fluxo com golfadas na produção de petróleo

Abstract

A golfada é considerada uma das mais preocupantes instabilidades na indústria de produção de petróleo. A propagação da golfada, nos dutos de transmissão, gera uma série de problemas indesejados na produção, tais como: vibrações na tubulação; desgaste e corrosão dos equipamentos, reduzindo seu tempo de uso e aumentando seu custo de manutenção; parada de produção por nível alto de líquido e inundação nos separadores, entre outros. Um ou todos estes fatores ocasionam redução na capacidade de produção e perdas econômicas expressivas. Portanto, manipular a golfada nos vasos de separação, ou mesmo evitá-la na tubulação, torna-se uma necessidade na indústria de produção de petróleo. Na literatura, são encontradas várias estratégias para manipular ou mesmo evitar a golfada em sistemas tubulação-separador, entre elas, destacam-se as estratégias de controle com realimentação, consideradas atualmente uma solução promissora para minimizar/resolver o problema da golfada na produção de petróleo. Neste trabalho inicialmente é implementada uma estratégia de controle de nível Proporcional Integral (PI) de ação lenta, cujo objetivo é mostrar que a redução do ganho do controlador e o aumento do tempo integral reduzem as oscilações provenientes das golfadas para os equipamentos a jusante do processo, quando comparada com a estratégia de controle de nível PI convencional, amplamente utilizada em processos industriais. A partir da análise dos resultados das simulações é mostrado que a estratégia de controle de nível PI de ação lenta consegue reduzir as vazões de fluxo oscilatórias para os equipamentos a jusante do vaso de separação. Porém, a estratégia de controle de nível PI, de ação lenta, não permite uma maior flutuação de nível de líquido dentro do vaso, pois não possui limites que evitem que o nível de líquido do separador transborde ou esvazie. Então, para contornar este problema, é realizada a aplicação da estratégia de controle de nível PI na metodologia por bandas que também é comparada com a estratégia de controle de nível PI convencional. A partir da análise dos resultados das simulações é verificado que a aplicação da estratégia de controle de nível PI por bandas resulta em uma redução das oscilações do fluxo de saída quando comparado com o uso de um controlador de nível PI convencional para uma significativa quantidade de aberturas de válvula no topo da tubulação ascendente.