Automação de Teste de Ferramenta de Perfuração

Abstract

Este documento apresenta a documentação do projeto de estágio desenvolvido na empresa Schlumberger Serviços de Petróleo como parte fundamental das atividades do último semestre do curso de Engenharia de Controle e Automação da Universidade Federal de Santa Catarina. As atividades foram realizadas entre os meses de janeiro e junho de 2012, no contexto da disciplina DAS 5511: Projeto de Fim de Curso. A Schlumberger se destaca por ser a atual líder mundial na prestação de serviços para a indústria do petróleo. Com mais de 80 anos de atuação no setor, a Schlumberger atua no Brasil há mais de 35, tendo a sua maior base operacional do mundo localizada na cidade de Macaé, Rio de Janeiro. Entre os diversos segmentos em que a Schlumberger é dividida, o segmento de Drilling and Measurements é o foco desse trabalho. O objetivo geral é aumentar a produtividade do processo de manutenção de um tipo de ferramenta de perfuração direcional chamada de push-the-bit. O escopo do trabalho foi delimitado a um processo de manutenção conhecido na empresa como Flow Loop Test. Esse processo tem a finalidade de testar o comportamento das ferramentas do tipo push-the-bit em um ambiente que simula uma operação real. O desenvolvimento do trabalho foi dividido em 5 etapas: definição; medição; análise; processo de melhoria e controle. A primeira etapa de desenvolvimento do projeto partiu de uma análise da situação inicial do processo, apontando os principais problemas e oportunidades de melhoria. A partir dos problemas encontrados, foi realizada uma investigação de causas e, em seguida, uma análise de viabilidade de possíveis soluções. A quarta etapa do projeto foi realizar o desenvolvimento técnico, que é o foco principal desse trabalho. Por último, foram levantadas medidas para a manutenção das melhorias implementadas. O desenvolvimento técnico resumiu-se à elaboração de um sistema automático de controle de vazão na planta de teste e a elaboração de um sistema supervisório. O projeto contou com restrições de custo, o que motivou o desenvolvimento de um sistema inteiro através de tecnologias open-source. O sistema de controle de vazão se dividiu no projeto de um controlador PI (Proporcional-Integral) e de um hardware .O hardware foi composto de uma placa de aquisição de dados desenvolvida a partir do Arduino. Arduino é uma plataforma de prototipagem eletrônica de hardware livre, composta de uma placa microcontrolada. Arduino vem sendo bastante utilizada em projetos de automação e suas principais características são: flexibilidade, rápida curva de aprendizado e custo extremamente baixo para esse tipo de aplicação. O sistema supervisório também foi elaborado com iniciativas de código aberto, ou do inglês open-source. O software foi desenvolvido através da plataforma Java e contou com o uso de bibliotecas e APIs (Application Pogramming Interface) de distribuição livre.

This report presents the internship project developed for Schlumberger Oilfield Services Company. The internship is the main activity of the last semester of the Control and Automation Engineering course at Federal University of Santa Catarina. Schlumberger is the world’s largest oilfield services company. It is present in the oilfield area for more than 80 years and has been providing services in Brazil for more than 35. Its biggest base in the world is in Maca´ e, Rio de Janeiro. Schlumberger is divided in several segments. ”Drilling and Measurements”is one of these segments and it is the focus of this work. The general goal is to increase the productivity of a directional drilling type of tool called push-the-bit. The project’s scope is the maintenance process known in the company as Flow Loop Test. The goal of this process is to test the push-the-bit tool behavior in a simulation enviroment. The project development was divided in 5 steps: defining, measuring, analyzing, improving and controlling. The first development step was to analyze the initial state of the Flow Loop Test and to point the main problems and improvement opportunities. Then it was investigated the root cause of the problems and how it could be solved. The fourth step was related to the technical development, that is the main goal of the internship project. Finally, actions for the improvement maintenance were raised. The technical development was related to the development of a automatic system to control the flow in the test area and a supervisory system. Cost constraints led the development of the entire system to be done through open-source technologies. The flow control system was divided in the PI (Proportional-Integral) controller design and the hardware development. The hardware is composed by an electronic acquisition board developed through an open-source electronics prototyping platform called Arduino. Basically, Arduino is a microcontroller board that has been very used for automation projects and is: flexible; has a fast learning curve and it is cheap. The supervisory system was also designed with open source technologies. It was used Java Platform to program the software and free libraries and APIs (Application Pogramming Interface).