Sistemas de control de bombeo en pozos petroleros

Abstract

El presente estudio trata del análisis del sistema de control de bombeo en pozos de extracción de petróleo mediante un sistema de succión mecánico. Este sistema consiste en una estación de bombeo y una torre de perforación y su empleo se recomienda para aquellos pozos petroleros en donde la presión del depósito carece de la fuerza suficiente para elevar de manera natural el petróleo hacia la superficie. El sistema de bombeo trabaja como sigue. La estación de bombas produce un torque de entrada, que es capaz de balancear una viga dinámica montada sobre un punto pivote al extremo superior de la torre de perforación. Esta viga acciona un cable metálico muy largo que está introducido en el pozo de petróleo, el cual posee la forma de tubo cilíndrico muy profundo. En el extremo de dicho cable se encuentra el vástago cilíndrico de la bomba, el mismo que es el agente que hace que el petróleo suba hacia la superficie cada vez que dicho vástago se desplace hacia arriba. El flujo de petróleo producido va a ser controlado a través de varias técnicas que emplean algoritmos lineales de control. La gran dificultad es que, el modelo matemático que describe la dinámica del sistema de bombeo es tremendamente no lineal, hecho que complica en demasía el diseño de los sistemas de control. Una de las conclusiones del presente trabajo determina que mejores resultados en rendimiento, se obtienen con la técnica de control predictivo. Las técnicas de control que se emplean en este trabajo son: control óptimo cuadrático proporcional integral, control predictivo basado en modelos con algo­ ritmo de control escalar, control predictivo basado en modelos con algoritmo de control matricial, y control adaptivo con auto sintonización.