CONTROLE E OTIMIZAÇÃO DE UM GRUPO
DE POÇOS OPERANDO VIA GAS-LIFT –
IMPLEMENTAÇÃO EM UMA PLATAFORMA
Anderson Carlos Faller (bolsista);
Agustinho Plucenio (colaborador/co-orientador);
Eduardo Camponogara (orientador)
MOTIVAÇÃO:
RESULTADOS OBTIDOS:
Atualmente, aproximadamente 70% da produção nacional de óleo é
proveniente de poços operados por injeção contínua de gás (gas-lift).
Isso demanda uma atenção especial nesse método de elevação
artificial, que está começando a ser uma demanda para automação. Os
altos custos do petróleo e de seus derivados estão tornando cada vez
mais necessários métodos de controle e otimização, que podem prover
ganhos significativos na produção, dado que existem restrições no
suprimento de gás.
Como fruto do desenvolvimento desse projeto, tem-se um conjunto de
módulos de software responsáveis por inferências de modelos a partir
de medições feitas em linha, análises de parâmetros dos poços e
otimização e gerenciamento da produção, além de ferramentas de
diagnóstico e supervisão do campo. Cenários simulados foram
desenvolvidos para validação das técnicas propostas e quantificação
dos ganhos obtidos com estas. A partir disso, as vantagens tornam-se
evidentes, mostrando que as perdas de produção devido a operações
manuais sub-ótimas podem ser evitadas.
OBJETIVOS DO TRABALHO:
A Figura 1 mostra a arquitetura simplificada do sistema desenvolvido
para automação e otimização dos campos de gas-lift.
Deseja-se obter formulações gerais para o problema de alocação ótima
para o método de gas-lift, considerando as variáveis envolvidas no
processo. É necessário identificar funções objetivo que representem a
realidade do problema, restrições do processo para a modelagem
matemática e variáveis de decisão, que permitem ações do sistema de
controle e otimização. A primeira implantação desse sistema deve ser
feita em uma plataforma computacional para simulação. É necessário o
desenvolvimento de softwares para integração entre sistemas
industriais, simuladores e módulos de controle.
APLICAÇÃO NA INDÚSTRIA DO PETRÓLEO:
Uma vez que os campos offshore estão começando a sofrer um
processo de automação, técnicas computacionais passam a obter
aplicabilidade, apesar destes ainda necessitarem de um grau de
automação maior (mais válvulas de controle substituindo as manuais,
por exemplo). Poços com completação inteligente e sensores de fibra
óptica permitem medições on-line de novas variáveis do processo de
gas-lift, como pressão e temperatura no fundo do poço, úteis em
técnicas de controle ótimo.
Todo o desenvolvimento da plataforma de simulação e dos algoritmos
de controle e otimização leva em conta as interfaces dos sistemas
utilizados atualmente (supervisórios e softwares de automação de
procedimentos e controle avançado), bem como sua tecnologia de
rede (OPC). Isso favorece a implantação futura desse sistema, que
deve enfrentar o paradigma ainda existente nas plataformas, que
evitam a completa automação dos processos dessa natureza. Os
ganhos de produção são os principais argumentos para motivarem a
implementação dessas técnicas de controle.
O trabalho está sendo desenvolvido no contexto do projeto de
pesquisa “Desenvolvimento de Algoritmos de Controle para Métodos
de Elevação Artificial” em parceria com o CENPES/Petrobras e a
UFSC-DAS. Isso facilita o levantamento de informações úteis para a
modelagem de poços e o conhecimento das tecnologias de campo,
encurtando o caminho para a futura implantação do sistema.
AGRADECIMENTOS:
CLP’s dos Poços
(controle regulatório)
Procedimentos
Automatizados
Identificação
Sistema Supervisório
(VXL ou InTouch)
Otimização Local
Algoritmos de
Otimização Global
Base de Dados
Servidor OPC
Figura 1 – Esquemático simplificado da plataforma.
Para testes e desenvolvimento dos algoritmos, podem ser acoplados
simuladores à rede. Foi utilizado o simulador OLGA do grupo
Scandpower, além de modelos simplificados no Matlab.
Os algoritmos de otimização foram implementados utilizando-se
programação quadrática seqüencial (SQP), baseados nos modelos de
regime permanente levantados a partir de testes aplicados pelo
módulo de identificação. Estes foram integrados com o restante da
plataforma através do acesso a dados do servidor OPC.
CONCLUSÕES:
A utilização de ferramentas computacionais para auxílio à tomada de
decisão e cálculos de otimização já é bastante presente em alguns
setores da indústria (logística, por exemplo). A introdução desses
conceitos na exploração e na produção pode abrir portas para o
desenvolvimento de novas técnicas e algoritmos cada vez mais
inteligentes, juntamente com o crescimento do grau de automação dos
métodos de elevação artificial.