An MPC auto-tuning framework for tracking economic goals of ESP-lifted oil wells - Fontes, Raony Maia (2023)
A utilização de bombas submersíveis elétricas para o levantamento de petróleo é um método amplamente utilizado na indústria de petróleo e gás para aumentar a produção. Portanto, controlar e otimizar esse processo para garantir uma produção estável e econômica é crucial, minimizando os custos operacionais e maximizando a eficiência de produção. Recentemente, a literatura tem encontrado excelentes resultados ao usar a técnica avançada de controle preditivo baseado em modelo (MPC) devido à sua facilidade em incorporar restrições e requisitos econômicos em sua formulação. Embora seja uma técnica poderosa, uma definição razoável dos parâmetros do MPC é necessária para seu bom funcionamento; caso contrário, o sistema pode operar em condições subótimas ou ineficientes. No entanto, ajustar o controlador MPC é um problema complexo que requer conhecimento especializado para selecionar parâmetros do controlador, como horizontes de previsão, horizontes de controle e pesos de controle. Além disso, a maioria dos métodos de ajuste na literatura é dedicada a formulações específicas de MPC, desempenho ou metas de robustez, não explorando o impacto do ajuste nos indicadores econômicos. Portanto, há uma necessidade de um método de ajuste generalizado que funcione para diferentes formulações, processos e requisitos de ajuste. Além disso, nenhum estudo na literatura investiga o efeito do ajuste do MPC na otimização e operação de poços de petróleo levantados por ESP, seja em termos de desempenho, robustez ou critérios econômicos. Portanto, é apresentado um método de ajuste generalizado do MPC, baseado em um algoritmo de otimização de horizonte de recuo em tempo real capaz de abranger diferentes formulações de MPC, restrições e critérios de ajuste, desde o desempenho até a economia. Este método oferece uma nova perspectiva para a otimização em tempo real de poços de petróleo levantados por ESP, abordando explicitamente o problema do ajuste do MPC. Os resultados mostram que a abordagem proposta tem potencial para a indústria de petróleo e gás, uma vez que foi possível testar diferentes estudos de caso e formulações de controle em resultados simulados, alcançando um aumento de 5,7% na produção de petróleo ou uma redução de 2,1% no consumo de energia, dependendo dos critérios desejados.