Desenvolvimento e aplicação de metodologias de ciência de dados para análise de performance de medidores de vazão multifásicos por dados de vaso separador

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dc.contributor.advisor-co1Ramos, Rogério
dc.contributor.advisor-co1IDhttps://orcid.org/0000-0003-4493-2435
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/2975022316691139
dc.contributor.advisor1Santos, Guilherme Fabiano Mendonça dos
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000-0001-8660-8671
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4995407690243279
dc.contributor.authorLacourt, Gustavo Grecco
dc.contributor.authorIDhttps://orcid.org/0009-0006-2040-926X
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/3010953674590903
dc.contributor.referee1Martins, Ramon Silva
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000-0002-4905-1453
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0642654456195324
dc.contributor.referee2Morellato, Saulo Almeida
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000-0002-8861-9873
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/0656426665090126
dc.date.accessioned2026-02-09T18:44:10Z
dc.date.available2026-02-09T18:44:10Z
dc.date.issued2025-12-19
dc.description.abstractThe oil industry is characterized by multiphase flows typically involving oil, gas, and water, which are separated on production platforms by separator vessels, enabling the individual measurement of each phase’s flow rate. Due to the size, weight, and cost of these vessels, there is increasing interest in the use of multiphase flow meters (MPFMs) as alternatives for field testing. This dissertation applies a calibration and validation methodology for MPFMs based on reference data obtained from single phase meters positioned downstream of separator vessels. The methodology combines calibration factors with time-series analysis techniques, including stationarity tests (ADF and KPSS), autocorrelation (ACF) and partial autocorrelation (PACF) functions, and cross-correlation (CCF). These tools enable the investigation of temporal coherence between signals and the identification of physical delays arising from the layout of the instruments in the plant. Data from 27 tests conducted in two campaigns, covering seven wells on a Brazilian offshore platform, were analyzed. The results showed that while MPFMs estimate total liquid flow with good accuracy, significant deviations occur in the measurement of individual phases, particularly oil. Calibration factors substantially reduced these deviations, as confirmed by the Mean Absolute Percentage Deviation (MAPD), which indicated average reductions from 58.36% to 8.74% for oil, from 10.46% to 1.69% for water, and from 29.36% to 24.92% for gas. Calibration factors also exhibited temporal stability, remaining valid in subsequent days, and calibration based on only four hours of data produced consistent factors, which is particularly relevant for compliance with resolutions defined by the Brazilian National Agency of Petroleum, Natural Gas and Biofuels (ANP). In addition, the Kruskal–Wallis test demonstrated the need for well-specific calibration rather than calibration solely by device. Cross correlation analysis revealed average physical delays of approximately 86 seconds between the MPFM and the separator, whose consideration contributed to additional improvements in the accuracy of gas measurements.
dc.description.resumoA produção de petróleo é caracterizada por escoamentos multifásicos que envolvem tipicamente óleo, gás e água, que são separados em plataformas de produção por vasos separadores, permitindo a medição individual das vazões de cada fase. Devido ao porte, peso e custo desses equipamentos, cresce o interesse na utilização de medidores multifásicos de vazão (MPFM) como alternativa para testes em campo. Esta dissertação aplica uma metodologia de calibração e validação de MPFMs a partir de dados de referência obtidos com medidores monofásicos posicionados a jusante de vasos separadores. A metodologia combina fatores de calibração com técnicas de análise de séries temporais, incluindo testes de estacionariedade (ADF e KPSS), funções de autocorrelação (ACF e PACF) e correlação cruzada (CCF). Essas ferramentas permitem investigar a coerência temporal entre os sinais e identificar atrasos físicos decorrentes da disposição dos instrumentos na planta. Foram analisados dados de 27 testes realizados em duas campanhas, abrangendo sete poços de uma plataforma offshore brasileira. Os resultados mostraram que, enquanto a tecnologia avaliada estima com boa precisão a vazão total de líquidos, ocorrem desvios significativos na medição das fases individuais, sobretudo no óleo. Os fatores de calibração reduziram substancialmente esses desvios, confirmados pela métrica Mean Absolute Percentage Deviation (MAPD), que indicou reduções médias de 58,36% para 8,74% no óleo, de 10,46% para 1,69% na água e de 29,36% para 24,92% no gás. Verificou-se que os fatores de calibração apresentam estabilidade temporal, mantendo-se válidos em períodos subsequentes e que a calibração realizada com apenas quatro horas de dados produz fatores consistentes, informações importantes para cumprimento de resoluções definidas pela Agência Nacional de Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis - ANP. Além disso, o teste de Kruskal-Wallis demonstrou a necessidade de calibração individualizada por poço em vez de calibração apenas por dispositivo. A análise de correlação cruzada revelou atrasos físicos médios da ordem de 86 segundos entre o MPFM e o separador, cuja consideração contribuiu para ganhos adicionais na precisão das medições de gás.
dc.description.sponsorshipFundação Espírito-santense de Tecnologia (FEST)
dc.formatText
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufes.br/handle/10/20860
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseMestrado em Engenharia Mecânica
dc.publisher.departmentCentro Tecnológico
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica
dc.rightsopen access
dc.subjectEscoamento multifásico
dc.subjectMedidor multifásico
dc.subjectVazão de óleo e gás
dc.subject.cnpqEngenharia Mecânica
dc.titleDesenvolvimento e aplicação de metodologias de ciência de dados para análise de performance de medidores de vazão multifásicos por dados de vaso separador
dc.typemasterThesis
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