Use este identificador para citar ou linkar para este item: http://hdl.handle.net/11422/20416
Tipo: Dissertação
Título: Production optimization of gas-lifted oil wells via extremum seeking control
Título(s) alternativo(s): Otimização da produção de petróleo em poços operados com gas lift via controle por busca extremal
Autor(es)/Inventor(es): Silva, Hans Christian Andersen da
Orientador: Peixoto, Alessandro Jacoud
Resumo: No presente trabalho, leva-se em consideração a elaboração de algoritmos de otimização em tempo real, em particular, aqueles baseados no Controle por Busca Extremal (ESC) para a otimização de poços de produção de petróleo operados com gás lift, devido á sua capacidade de superar as incertezas do sistema. Os esquemas de controle mantêm a produção de petróleo na vizinhança do ponto ótimo da Curva de Performance do Poço (WPC). A informação do gradiente da WPC não é utilizada a priori, sendo obtida através de perturbações periódicas inseridas na planta, assim como por estimativas de ajuste de curva. Este trabalho analisa o modelo não-linear de Eikrem para um poço de produção de petróleo operado por gás lift, fornecendo uma revisão bibliográfica abrangente e um modelo simplificado que representa o comportamento do modelo completo. Este novo modelo de segunda ordem que captura a dinâmica essencial do conhecido modelo de Eikrem é proposto para o qual um controle não-linear, baseado em linearização por realimentação, é empregado na malha interna para melhorar o transiente interno e permitir uma performance melhor do ESC na malha externa. Primeiramente supõe-se que os estados da planta estão disponíveis para realimentação, e então a estimação de estados baseada na leitura de sensores reais é considerada. Adicionalmente outros controles não-lineares são levados em conta e comparados com o controle através de linearização por realimentação com o intuito de proporcionar alternativas para a estratégia de controle da malha interna. Um novo algoritmo de controle por busca extrema sem perturbação é proposto para superar a limitação imposta pela baixa frequência da perturbação periódica presente no esquema clássico do ESC necessária para a separação da escala de tempo. A eficácia do esquema proposto é respaldada pelos resultados de simulações numéricas.
Resumo: In this work, the design of on-line optimization algorithms are perceived, in particular, those based on Extremum Seek Control (ESC) for production optimization of gas-lifted oil wells due to its ability to overcome system’s uncertainties. The control scheme maintains the oil production around the optimum point of the Well Performance Curve (WPC). The gradient information of the WPC is not used a priori, in fact it is obtained via periodic perturbation injected or on-line curve fitting estimation. This work investigates the nonlinear Eikrem’s model for the gas-lifted oil well, providing a comprehensive literature study and a simplified model which captures the main behavior of the full model. This new second order model capturing the essential dynamics of the well known Eikrem’s model is proposed for which a nonlinear controller based on feedback linearization is employed in an inner loop to improve the internal transient and allow a better ESC performance in the outer loop. At first, it is assumed that the plant state is available for feedback and then, a state estimation based on realistic sensor readings is considered. The gas-lifted oil well dynamic model was scrutinized in order to allow a deep understanding of the process providing a suitable choice for the measured variables to estimate the system states. Additionally, other nonlinear controllers are taken into account and compared to the feedback linearization control scheme in order to provide alternatives to the inner control loop strategy. A new dither- free ESC algorithm is proposed to overcome the low frequency limitation of the classic periodic perturbation ESC schemes required for time scale separation. The effectiveness of the proposed scheme is supported by simulation results.
Palavras-chave: Otimização da produção de petróleo
Sistemas não lineares
Controle extremo
Poços de petróleo elevados a gás
Assunto CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::ELETRONICA INDUSTRIAL, SISTEMAS E CONTROLES ELETRONICOS
Programa: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
Unidade produtora: Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia
Editora: Universidade Federal do Rio de Janeiro
Data de publicação: Mar-2019
País de publicação: Brasil
Idioma da publicação: eng
Tipo de acesso: Acesso Aberto
Aparece nas coleções:Engenharia Elétrica

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