Optimizing FPSO oil processing : an expert system with genetic algorithms for setpoint control

Abstract

Increasing the productivity of an offshore oil production unit is a challenge in environments such as the Brazilian pre-salt. Since controlling the oil treatment process is essential for the continuity of the platform and considering that most current units use conventional feedback control, there was a need to optimize the control system for the separation process, well flow control and ballast tank filling to reduce the number and duration of process shutdowns. This article shows how an expert system control logic was designed with closed-loop genetic algorithm optimization to control the production of emerging subsea oil wells in order to maintain continuous supply to the platform's treatment process and correct disturbances. For this purpose, a genetic algorithm was developed that calculates the best separation condition for the process for each imposed production flow rate and controls the change of the process setpoint to this optimal condition via an expert control system. Several simulations were performed to demonstrate the system's operation, and it was seen that the productivity of this system was superior to the conventional system in all simulations.

Incrementar la productividad de una unidad de producción de petróleo es un desafío en entornos como el presal brasileño. Como el control del proceso de tratamiento de petróleo es esencial para la continuidad de la plataforma y considerando que la mayoría de las unidades actuales utilizan control de retroalimentación convencional, surgió la necesidad de optimizar el sistema de control del proceso de separación, control de flujo de pozo y llenado de tanques de lastre para reducir el número y tiempo de paradas del proceso. Este artículo muestra cómo se diseñó una lógica de control tipo sistema experto con optimización mediante algoritmos genéticos de circuito cerrado para controlar la producción de pozos petroleros submarinos emergentes con el fin de mantener un suministro eléctrico continuo al proceso de tratamiento de la plataforma y corregir desórdenes. Se desarrolló un algoritmo genético que calcula la mejor condición de separación para el proceso para cada flujo de producción impuesto y ordena el cambio del punto de ajuste del proceso a esta condición óptima a través del sistema de control experto. Se realizaron varias simulaciones para mostrar el funcionamiento del sistema, y ​​la productividad de este sistema fue mayor que la del sistema convencional en todas las simulaciones.

Aumentar a produtividade de uma unidade marítima de produção de petróleo é um desafio em ambientes como o pré-sal brasileiro. Como o controle do processo de tratamento de óleo é essencial para a continuidade da plataforma e tendo em vista que a maioria das unidades atuais utiliza controle feedback convencional, surgi a necessidade de otimização do sistema de controle do processo de separação, controle de vazão dos poços e enchimento dos tanques de lastro para reduzir o número e tempo dos shutdowns do processo. Esse artigo mostra como foi concebida uma lógica de controle do tipo sistema especialista com otimização por algoritmos genéticos em malha fechada com o 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 elaborada um algoritmo genético que calcula qual a melhor condição de separação para o processo para cada vazão de produção imposta e comanda a alteração do setpoint do processo para essa condição ótima via sistema especialista de controle. Várias simulações foram realizadas para mostrar o funcionamento do sistema, sendo visto que a produtividade desse sistema foi superior ao sistema convencional em todas as simulações.