Bombeio mecanico

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ˆ DETECCAO DE FALHAS NO SISTEMA DE BOMBEIO MECANICO UTILIZANDO ¸˜ DESCRITORES DE FOURIER E FERRAMENTAS ESTAT´ ISTICAS ´ Fabio Soares de Lima∗, Luiz Affonso H. Guedes†, Diego R. Silva‡ PETROBRAS Petr´leo Brasileiro S.A. o Aracaju, SE, Brasil UFRN Universidade Federal do Rio G. do Norte Natal, RN, Brazil
‡ IF-RN Instituto Federal de Educa¸ao c˜ Natal, RN, Brazil † ∗

Emails:fslima@petrobras.com.br, affonso@dca.ufrn.br, diego@dca.ufrn.br
Abstract— This paper presents a study of new proposal for down-hole dynamometer cards patterns for the automatic fault diagnosis of Sucker Rod Pumping System. The accurancy and quick identification of down-hole problems is essential to the risk decrease and production improvement of petroleum industry. The main idea is a card recognition through ofdigital image processing (Fourier Descriptors) and statistical (Pearson Correlation) tools. Successful results were reached when this proposal was applied in PETROBRAS real cards. Keywords— Pearson Correlation, Fourier Descriptors, Fault Detection, Sucker Rod Pumping System.

Resumo— Este artigo apresenta um estudo de uma nova proposta para o diagn´stico autom´tico de falhas o a do Bombeio Mecˆnicoatrav´s de referˆncias de cartas dinamom´tricas. A precis˜o e a r´pida identifica¸˜o de a e e e a a ca problemas de fundo do po¸o s˜o essenciais para o aumento da produ¸˜o na ind´stria do petr´leo. A principal c a ca u o id´ia ´ o reconhecimento da carta dinamom´trica atrav´s de processamento de imagens (Descritores de Fourier) e e e e e ferramentas estat´ ısticas (Correla¸˜o de Pearson). Estaproposta foi aplicada a cartas dos campos petrol´ ca ıferos da PETROBRAS com sucesso. Palavras-chave— Correla¸˜o de Pearson, Descritores de Fourier, Detec¸˜o de Falhas, Bombeio Mecˆnico. ca ca a

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Introdu¸˜o ca

O bombeio mecˆnico ´ a forma mais comum de a e eleva¸˜o artificial (Schirmer and Toutain, 1991; ca Alegre et al., 1993). Estima-se que 90% da eleva¸˜o artificial no mundo utilize osistema de bomca beio mecˆnico (Tripp, 1989; Nazi and Lea, 1994). a No Brasil, 64% da produ¸˜o total ´ obtida a partir ca e do bombeio mecˆnico (de Oliveira Costa, 1994). a Na pr´tica, o acompanhamento do estado do sisa tema de bombeio mecˆnico ´ feito atrav´s da leia e e tura de uma carta, chamada carta dinamom´trica. e Atrav´s dessa carta ´ poss´ saber as condi¸˜es e e ıvel co da bomba localizada nofundo de po¸o. A carta dic namom´trica consiste de um gr´fico que relaciona e a a carga e a posi¸˜o e esse gr´fico reflete as condica a ¸˜es atuais de bombeio (Rogers et al., 1990; Barco reto et al., 1996). Dessa forma, a carta pode assumir v´rios formatos durante a produ¸˜o do po¸o a ca c podendo representar situa¸˜es de funcionamento co normal ou indicar alguma irregularidade no sistema de bombeiomecˆnico. a O processo de identifica¸˜o de situa¸˜es de ca co funcionamento anormal do sistema de bombeio mecˆnico se transforma, nesse caso, em um proa blema de interpreta¸˜o de informa¸˜es visuais ca co (Dickinson and Jennings, 1990). Em todo caso, esta abordagem pode ser influenciada por v´rios a

fatores como o pr´prio comportamento complexo o do sistema, diversidade de formas de cartasdinamom´tricas, al´m do conhecimento e experiˆncia e e e do engenheiro respons´vel pelo po¸o. a c Atualmente, o engenheiro de petr´leo do o campo de produ¸˜o ´ respons´vel por mais de ca e a cem po¸os equipados com bombeio mecˆnico. c a Nesse caso, o processo tradicional de interpreta¸˜o torna-se invi´vel em um prazo aceit´vel sobre ca a a as condi¸˜es de fundo de po¸o. A precis˜o e efico c a ciˆncia naidentifica¸˜o de problemas no fundo do e ca po¸o ´ essencial para a diminui¸˜o do risco e o c e ca aumento na produ¸˜o na ind´stria do petr´leo. ca u o Como o diagn´stico de falhas no sistema de o bombeio mecˆnico ´ um processo de reconhecia e mento de referˆncias de cartas dinamom´tricas, e e v´rios trabalhos usando redes neurais artificiais a em reconhecimento e classifica¸˜o tem sido proca postos...
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