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Please use this identifier to cite or link to this item: https://repositorio.unb.br/handle/10482/40552
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Title: Controle baseado na teoria de planicidade diferencial para um compensador híbrido de heave
Authors: Gonzalez Ordoñez, Andres Felipe
metadata.dc.contributor.email: andresgon21@hhotmail.com
Orientador(es):: Fortaleza, Eugênio Liborio Feitosa
Assunto:: Compensador de Heave
Perfuração offshore
Controle não linear
Teoria de planicidade diferencial
Issue Date: 14-Apr-2021
Citation: GONZALEZ ORDOÑEZ, Andres Felipe. Controle baseado na teoria de planicidade diferencial para um compensador híbrido de heave. 2020. x, 77 f., il. Dissertação (Mestrado em Sistemas Mecatrônicos)—Universidade de Brasília, Brasília, 2020.
Abstract: No campo das plataformas de perfuração offshore, as ondas do mar geram um movimento de elevação indesejado que afeta as plataformas durante a execução do processo de perfuração. Tal situação pode acarretar em um problema de instabilidade de contato entre a broca e a formação e, por consequência, causar danos aos equipamentos, ao poço e ao meio ambiente. Como solução para este problema, compensadores de heave são usados para atenuar e desacoplar o movimento da coluna de perfuração do movimento de elevação indesejado da embarcação. No presente estudo, propõe-se um compensador híbrido de heave, o qual é composto por uma parte ativa e uma passiva, baseado na teoria de planicidade diferencial para sistemas de perfuração offshore. Para isso, são desenvolvidos quatro modelos, sendo um modelo de validação não linear usado como referência, um modelo linear para comparação e dois modelos reduzidos que cumprirão a tarefa de projeto de dois controladores (linear e não linear). Através de simulações numéricas, o desempenho dos controladores é avaliado na presença de distúrbios externos para diferentes estudos de caso com variações no comprimento da coluna e na rigidez da formação. De maneira geral, os resultados numéricos indicam que o movimento de elevação foi drasticamente reduzido, com uma atenuação do movimento de heave superior a 85% e com uma variação do peso sobre a broca mínima, eliminando totalmente o problema da instabilidade de contato.
Abstract: In the field of offshore drilling platforms, sea waves generate an unwanted heave movement that affects the platforms during the execution of the drilling process. Such a situation can result in a problem of contact instability between the drill bit and the formation and, consequently, cause damage to the equipment, the well and the environment. As a solution to this problem, heave compensators are used to attenuate and decouple the movement of the drill string from the vessel’s unwanted heave movement. In the present study, a hybrid heave compensator is proposed, which consists of an active and a passive compensator, based on the differential flatness theory for offshore drilling systems. For this, four models are developed, one of which is a non-linear validation model used as a reference, a linear model for comparison and two reduced models that will fulfill the task of designing two controllers (linear and non-linear). Through numerical simulations, the performance of the controllers is evaluated in the presence of external disturbances for different case studies with variations in the length of the column and the rigidity of the formation. In general, the numerical results indicate that the heave move- ment has been drastically reduced, with an attenuation of the heave movement greater than 85% and with a minimal load variation on the drill bit, totally eliminating the problem of contact instability.
Description: Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2020.
Licença:: A concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.bce.unb.br, www.ibict.br, http://hercules.vtls.com/cgi-bin/ndltd/chameleon?lng=pt&skin=ndltd sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data.
Appears in Collections:ENM - Mestrado em Sistemas Mecatrônicos (Dissertações)

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