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Graduate Program


ADDGDPO

Para auxiliar a gerência dos processos numa unidade de exploração e produção de petróleo são utilizados sistemas de supervisão e controle das informações provenientes.

O problema reside na análise propriamente dita do volume enorme de informações proveniente desses sistemas. Isso torna a tarefa extremamente difícil se não impossível para o humano. O uso de técnicas de inteligência artificial, mais especificamente mineração de dados torna-se atraente pela oportunidade oferecida pela técnica.

As bases de dados a explorar possuem registros que podem ser chamados de transações. Estas transações estão associadas a informações coletadas do ambiente em monitoração. Cada transação refere-se a um determinado “usuário” como tal entendido um equipamento, localidade ou ambiente a estudar. Cada um dos dados de uma transação pode ser chamado de item (registrando um evento) e cada conjunto de itens pode ser chamado de itemset. Uma sequência é uma lista ordenada de itemsets.

Pretende-se pesquisar as sequências relevantes encontradas na base de dados. Um processo de aquisição de conhecimento vai revelar os eventos importantes (sensíveis) a monitorar de perto. Um trabalho de mineração de dados vai investigar as sequências de eventos que terminem nos eventos sensíveis.

O Sistema a ser desenvolvido permitirá o rastreamento das sequências de eventos de interesse da monitoração e a inferência de eventos sucessores de uma determinada sequência de eventos. O sistema dará suporte ao engenheiro na busca de padrões de desvio que possam estar correlacionados e que certamente poderão provocar impactos grandes na operação.

Financiamento: Parceiros: Coordenadora: Início - Término: Laboratório:
Petrobras  - Ana Cristina Bicharra Garcia  - ADDLabs

Bombeio Mecânico

A Petrobras possui mais de 5 mil poços produzindo pelo método de elevação artificial conhecido por Bombeio Mecânico (BM). Porém, apesar do grande número de poços, a companhia não possui um sistema corporativo para registro e análise da falhas deste método. Além disso, mesmo sendo este o método mais utilizado em todo o mundo, não estão disponíveis sistemas de análise de falhas comerciais, a exemplo do que acontece com outros métodos. Para o Bombeio Centrífugo Submerso e o Bombeio por Cavidades Progressivas a Petrobras dispõe do sistema RIFTS (Reliability Information Tracking System), desenvolvido pelo centro de pesquisas canadense CFER em conjunto com diversas outras operadoras de petróleo.

Existem vários sistemas na companhia para diagnosticar falhas em equipamentos no processo de elevação de petróleo. A maioria desses sistemas foi desenvolvida por companhias estrangeiras, como é o caso do sistema RIS. Apesar do interesse da Petrobras, não existe no mercado um sistema de diagnostico para o processo de bombeio mecânico.

Este projeto tem por objetivo preencher esta lacuna de mercado usando para isso técnicas de inteligência artificial para a modelagem do conhecimento assim como para a implementação de um sistema de diagnostico de falhas em equipamentos no processo de bombeio mecânico. Para tanto, já foi elaborado um sistema de entrada de dados para registrar as ocorrências das falhas. Este sistema alimentador de banco de dados nos permitiu ter contato com a disciplina e com os especialistas da área. Com isso pudemos dimensionar o trabalho do projeto aqui apresentado.

Esperamos que este projeto traga como produto um sistema que permita aos engenheiros:

  • entender melhor a linha causal que leva a falhas no processo de bombeio mecânico,
  • aprimorar o conhecimento de análise de risco e confiabilidade,
  • prever acidentes e com isso poder fazer reparos preventivos e, no longo prazo,
  • evitar acidentes no processo.
Financiamento: Parceiros: Coordenadora: Início - Término: Laboratório:
Petrobras  - Ana Cristina Bicharra Garcia  - ADDLabs

DMRISCO

Ferramenta de mineração de dados para extração de indicadores de situações críticas em plataformas off-shore.

Com o objetivo de tratar acidentes, uma exigência hoje para permitir a operação em uma plataforma de petróleo é se registrar e descrever a ocorrência; relacionar as pessoas envolvidas; analisar as causas, as falhas e as consequências para a unidade e a tripulação; e indicar ações corretivas e preventivas ao ocorrido. A vantagem principal dos registros de tratamento de anomalias, os RTA, é sistematizar o tratamento de acidentes e possibilitar o acesso rápido a informações sobre uma determinada ocorrência, não só a descrição do que aconteceu, mas observações sobre a eficácia das medidas corretivas e preventivas tomadas. Cabe ressaltar que esses registros são escritos no momento em que a ocorrência acontece e por profissionais diretamente envolvidos.

Apesar de servir perfeitamente ao intuito de registrar e tratar uma anomalia, a informação não está estruturada no registro de tratamento de anomalia. Não há um banco de dados com atributos claros e bem definidos de onde se possa extrair com facilidade e com maior riqueza de detalhes os elementos compõem o histórico do acidente e sua análise. Como os registros não estão estruturados num banco de dados, não há um meio automático de se extrair conhecimento e informação útil para um gerente que queira fazer inferências sobre as ocorrências visando um trabalho preventivo. Ao contrário, os registros estão armazenados numa extensa base de textos, com as informações disponíveis em campos livres e pouco específicos. Para fazer análises estatísticas, procurando relações de causa e efeito dos acidentes e buscando correlações entre as ocorrências em diferentes unidades operacionais, a companhia precisa contar com especialistas que leiam cuidadosamente os registros um a um e tentem consolidar as informações existentes nas RTAs. Se o número de registros fosse pequeno, um especialista humano poderia dar conta do serviço. Entretanto, o volume de registros é grande e vem crescendo, o que sugere que uma abordagem automática é a mais aconselhável.

Nesse contexto, a mineração de dados é a abordagem mais aconselhável. O sistema DMRisco II auxilia os especialistas na interpretação, classificação e mineração de dados dos RTAs de modo a encontrar ali relações de causa-efeito para o acontecimento de determinada anomalia.

Financiamento: Parceiros: Coordenadora: Início - Término: Laboratório:
Petrobras  - Ana Cristina Bicharra Garcia  - ADDLabs

ADDDUT

O crescimento da produção e do consumo dos insumos derivados do petróleo e do gás natural vem provocando o aumento da demanda por dutos para o transporte dessas fontes de energia de alto valor agregado e, por outro lado, de alto risco ambiental em caso de vazamentos. Além dos danos ao meio ambiente, vazamentos em dutos podem representar significativo prejuízo financeiro às companhias e causar acidentes envolvendo vidas humanas.

Para mitigar os riscos de vazamentos são aplicadas técnicas que buscam identificar as causas e a localização das falhas nos dutos. Sabe-se que vazamentos podem estar ligados ao desgaste natural do material do duto em contato com a substância que transportam. Nesse caso, deve-se levar em conta a estrutura do duto, como sua resistência, diâmetro e espessura, bem como a composição físico-química do fluido, levando-se em conta fatores como viscosidade, densidade, temperatura, pressão e velocidade da substância que é transportada nos dutos.

Fatores externos também são causadores de vazamentos, pois os dutos podem estar tanto sob a terra quanto na superfície, expostos à ação de terceiros e a fatores geo-climáticos; e podem também estar submersos, sofrendo corrosão e o desgaste previstos devido ao contato com a água do mar.

A multiplicidade de fatores encontrados no estudo das causas de vazamentos fornecem aos especialistas dados coletados a partir de sensoriamento ao longo dos dutos. Para a análise dos dados resultantes do sensoriamento e a detecção de vazamentos o mais rápido possível e ainda quando em sua fase inicial, são utilizadas, por exemplo, técnicas baseadas no balanço de volume compensado (Baptista, Rachid & Araújo, 2002) e teste de razão de probabilidade seqüencial (Loupa 1993).

Entretanto, mesmo com toda a pesquisa e aplicação das técnicas de detecção de falhas em dutos ainda não se consegue identificar vazamentos de pequena magnitude. O problema é que é justamente nos pequenos vazamentos que ainda se pode agir para prevenir acidentes e corrigir falhas a tempo de se evitar danos maiores. Grandes vazamentos na malha de dutos são facilmente identificados, porém os prejuízos econômicos e ambientais são catastróficos e, a essa altura, irremediáveis. A identificação de pequenos vazamentos traz a possibilidade de minimizar os danos atacando o problema no seu início.

Outro aspecto a ser abordado na formulação do problema de detecção de pequenos vazamentos em dutos é a dificuldade de obtenção de precisão no diagnóstico de vazamentos, minimizando as constatações de falsos positivos e também as de falsos negativos, ou seja, não indicação de vazamentos já existentes ou a indicação de inexistentes.

O sistema ADDDut tem como objetivo utilizar técnicas de Inteligência Artificial, mais especificamente, Redes Neurais, para a localização de vazamentos de pequena magnitude.

Financiamento: Parceiros: Coordenadora: Início - Término: Laboratório:
Petrobras  - Ana Cristina Bicharra Garcia  - ADDLabs

Flowlift

O uso de elevação artificial é necessário em poços submarinos, especialmente em águas profundas. Devido a seu amplo campo de aplicação, com utilização em mais de 60% da produção dos poços submarinos, e considerando que a tecnologia já usada em terra e em águas rasas pode ser aplicada com bons resultados (confiabilidade) em águas profundas, o gas-lift é considerado o método padrão de elevação artificial. Contudo, existe a necessidade de melhoria do desempenho da tecnologia atual. Mesmo pequenos aumentos no desempenho resultam numa grande quantidade de óleo produzido.

A melhoria no processo de gás lift é, portanto, um ponto crítico na maximização da produção de óleo usando a menor quantidade possível de gás. Além disso, é necessário poder justificar o uso dessa tecnologia em presença de várias outras eficientes técnicas de elevação. Existem diversos produtos comerciais de “software” que simulam poços com gas lift muito embora quase sempre considerando apenas estados ou regimes permanentes muito embora a injeção de gases através de orifícios ou válvulas seja uma situação tipicamente dinâmica. Simuladores que levem em conta os estados transientes são altamente desejáveis e esse é o objetivo do sistema Flowlift II. Houve uma primeira versão, em Fortran, mas o desafio do ADDLabs consiste em o programa, tornando-o robusto e compreensível para possíveis expansões. Além disso, o foco é torná-lo usável, amigável e confiável.

Financiamento: Parceiros: Coordenadora: Início - Término: Laboratório:
Petrobras  - Ana Cristina Bicharra Garcia  - ADDLabs

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