Neuro-FuzzyPID flow control logic for subsea oil wells for FPSO processing

Abstract

Bearing in mind that emerging underwater oil wells around the world operate with fixed choke valve opening and manual activation, we saw the opportunity to automate this item in order to guarantee better productivity for the process. This article shows how a closed-loop Neuro-Fuzzy-PID control logic was designed to control the production of emerging subsea oil wells in order to maintain continuous power supply to the platform's treatment process and correct disturbances. For this, an artificial neural network was created that resulted in the behavior of the wells depending on the opening of the choke valves and then a Fuzzy-PID controller was implemented that closes the wells' mesh with the platform process. Several simulations were carried out to show the operation of the closed loop, given that Fuzzy-PID control has the great advantage of having a tuning that works even with changes in the process dynamics and for various operating ranges. With this work it was possible to estimate a potential gain of up to 923 thousand reais for the oil platform studied per year.

Teniendo en cuenta que los pozos petroleros submarinos emergentes alrededor del mundo operan con válvula de estrangulamiento fija de apertura y activación manual, vimos la oportunidad de automatizar este elemento para garantizar una mejor productividad del proceso. Este artículo muestra cómo se diseñó una lógica de control Neuro-Fuzzy-PID de circuito cerrado para controlar la producción de pozos petroleros submarinos emergentes con el fin de mantener un suministro de energía continuo al proceso de tratamiento de la plataforma y corregir las perturbaciones. Para esto se creó una red neuronal artificial que dio como resultado el comportamiento de los pozos dependiendo de la apertura de las válvulas de estrangulamiento y luego se implementó un controlador Fuzzy-PID que cierra la malla de los pozos con el proceso de plataforma. Se realizaron varias simulaciones para mostrar el funcionamiento del circuito cerrado, dado que el control Fuzzy-PID tiene la gran ventaja de tener una sintonía que funciona incluso con cambios en la dinámica del proceso y para varios rangos de operación. Con este trabajo fue posible estimar una ganancia potencial de hasta 923 mil reales por año para la plataforma petrolera estudiada.

Tendo em vista que os poços surgentes submarinos de petróleo em todo o mundo operam com abertura das válvulas choke de forma fixa e com acionamento manual é que se viu a oportunidade de automatizar esse item a fim de garantir uma melhor produtividade para o processo. Esse artigo mostra como foi concebida uma lógica de controle do tipo Neuro-Fuzzy-PID em malha fechada para controle da produção de poços de petróleo surgentes submarinos a fim de manter a alimentação do processo de tratamento da plataforma de forma contínua e a corrigir distúrbios. Para isso foi elaborado uma rede neural artificial que resultou no comportamento dos poços em função da abertura das válvulas choke e em seguida implantado um controlador Fuzzy-PID que fecha a malha dos poços com o processo da plataforma. Várias simulações foram realizadas para mostrar o funcionamento da malha fechada, sendo visto que o controle Fuzzy-PID tem a grande vantagem de ter uma sintonia que funciona mesmo com a mudança na dinâmica do processo e para vários ranges de operação. Com esse trabalho foi possível estimar um ganho potencial de até 923 mil reais para a plataforma de petróleo estudada por ano.