Comparação de técnicas baseadas em modelo para otimização da produção de petróleo em sistemas multipoço

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Santarossa, Bárbara Isabel
• Orientador(a): Farenzena, Marcelo, Trierweiler, Jorge Otávio
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Indústria do petróleo; Poços de petróleo; Otimização
• Palavras-chave em Inglês: Model-based optimization; Multiwell optimization; Gain scheduling controller; GLPC; Oil production increase; Multivariable optimization
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/230143

A garantia de produção de petróleo estável e em elevados patamares é o norte da indústria petrolífera. Para isso, a otimização de variáveis do processo é recorrente e a abordagem mais difundida é a alocação de gas lift, o qual é injetado para tornar os fluidos mais leves e facilitar a extração de petróleo. O típico problema de alocação de gas lift é o ponto de partida deste trabalho, dada a falta de comparativos na literatura, onde geralmente os autores abordam uma única variável de decisão – a taxa de gas lift. Metodologias para a otimização da produção de petróleo de um sistema multipoço típico de plataformas offshore aqui são confrontadas por meio de cenários de otimização que vão do caso mais difundido, que é a otimização somente da taxa de gas lift, até a otimização dinâmica. Cenários em malha aberta e em malha fechada, com PIDs lineares e não-lineares, são propostos, incluindo a abertura da válvula choke de produção como variável de decisão. Os limites operacionais da planta e as restrições causados pelo fluxo intermitente, conhecido por golfadas, são levados em conta na formulação dos problemas de otimização. A dinâmica dos poços é representada por balanços de massa fornecidos pelo FOWM (Fast Offshore Wells Model) em que foram inseridas equações de perda de carga em duas seções da tubulação – riser e tubing – para que a otimização baseada em modelo (MBO) possa ser realizada e curvas GLPC são geradas, contribuindo com o modelo ‘FOWM modificado’. Comparando as metodologias com o típico caso de otimização de gas lift, a otimização da abertura de choke em malha aberta já gera um aumento de 18% de produção, e 19% de aumento quando choke e gás são otimizados simultaneamente. Já a otimização em malha fechada, variando do ajuste mais simples de controladores até o ajuste de um PID gain scheduling, gera aumentos de produção na faixa de 26%. O maior ganho em produção é obtido com o uso do controlador não-linear, o qual compensa a perda de ganhos do processo quando altas aberturas de válvula são atingidas.