Optimalisering av olje- og gassproduksjon. Vidar Alstad Dr. Ing stipendiat Institutt for kjemisk prosessteknologi NTNU, Trondheim

Like dokumenter
Exercise 1, Process Control, advanced course

Quo vadis prosessregulering?

Fokus vil bli rettet mot: Flokkulant Emulsjonsbryter Skumdemper Korrosjonsinhibitor

Eksamensoppgave i TKP4105 Separasjonsteknologi

Sammenheng mellom separasjonstog og produsertvann system. Anne Finborud, Mator AS

hvor s er målt langs strømningsretningen. Velges Darcy enheter så har en

Separatorinstrumentering

Typhoon Ventil: Syklonisk strømning gir renere produksjon

Trym feltet. Erfaring med bruk av flerfasemåler for fiskal måling. NFOGM Temadag Bjarne Syre, DONG E&P Norge Måleteknisk Ansvarshavende

Optimaliserende regulering av komplekse prosesser

Subsea flerfasemåling. Kåre Kleppe Specialist Pipeline Technology SMT PTT FA Statoil ASA Classification: Internal

Løsning til eksamen i IA3112 Automatiseringsteknikk ved Høgskolen i Sørøst- Norge

ECON2200 Matematikk 1/Mikroøkonomi 1 Diderik Lund, 15. mars 2010

Oppgave 3. Fordampningsentalpi av ren væske

a) Anta først at drivmekanismen er oppløst gassdriv, uten gasskappe, og estimer oljevolum opprinnelig tilstede i reservoaret.

Til: Aktuelle studenter for Cyberneticas studentprogram Antall sider: 5 Dato:

Oppgave 3. Skisse til løsning Eksamen i Reservoarteknikk 14. desember, a) Se forelesningene. b) Fra Darcys lov,

Trefase separatoren fungerer dårlig. Hvorfor? Erfaringer fra flere problemløsningsoppgaver offshore

Dato: Tirsdag 28. november 2006 Lengde på eksamen: 4 timer Tillatte hjelpemidler: Kun standard enkel kalkulator, HP 30S

Kraftelektronikk (Elkraft 2 høst), øvingssett 1, høst 2005

Foroverkopling. Kapittel Innledning

Måletekniske leverandørkrav til rettstrekk og flowconditioner oppstrøms en ultralydsmåler gass

Litt om forventet nytte og risikoaversjon. Eksempler på økonomisk anvendelse av forventning og varians.

Introduksjon til operasjonsanalyse

Bruk av Flerfasema ler som Fiskal Ma ler

PROST årsmøte Realfagsbygget Tirsdag 11. juni 2002

ECON2200 Obligatorisk Oppgave

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for teknologi

Forside. MAT INF 1100 Modellering og beregninger. Mandag 9. oktober 2017 kl Vedlegg (deles ut): formelark. Tillatte hjelpemidler: ingen

Innledning. Offentlig sektor i Norge. teori. sektors produksjon av varer og tjenester.

SAMMENDRAG OPTIMALISERENDE REGULERING AV EN INTEGRERT PETLYUK DESTILLASJONSKOLONNE

Econ 2200 H04 Litt om anvendelser av matematikk i samfunnsøkonomi.

TEMA: Damp/Væske-likevekter og Flash-Separasjon. Løsningsforslag:

Oversikt over kap. 20 i Gravelle og Rees

Løsning til sluttprøve i IA3112 Automatiseringsteknikk ved Høgskolen i Telemark

Forelesning nr.11 INF 1411 Elektroniske systemer

Overtrykksikring av innløp fra brønner og rørledninger - feiloperering av ventiler og kollaps av choker

Globalisering og logistikkmodeller. Seminar om Nyskaping og Næringsutvikling - HiMolde Kjetil Haugen 22. September 2009

10. GASSHYDRATER Gasshydrater i petroleum (olje og gass) produksjon og prosessering Vanndamp i naturgass Sammensetning av gasshydrater

Lekkasjar frå gassløft-brønnar i risikoanalyse. datakjelder og frekvensar

SDØE-resultater tredje kvartal 2013

Distribuert kontroll av produksjon i olje og gass

Kalmanfilter på svingende pendel

Modellrisiko i porteføljeforvaltning

Utvikling av verktøy for langsiktig produksjonsplanlegging

SELVOPIMALISERENDE HIERARKISKE SYSTEMER PROSESSREGULERING, NASJONALØKONOMI, HJERNE OG MARATONLØPING

Vindparktilkopling til offshore installasjonar

Usikkerhetsbetraktninger Flerfasemåling ifm eierskapsallokering

EKSAMEN I TMA4315 GENERALISERTE LINEÆRE MODELLER

Passiv trykkstøtte fra Rimfaks Lunde til Rimfaks Statfjord

Generell informasjon om faget er tilgjengelig fra It s learning. 1 En kort oppsummering Adaptiv filtrering 2. 3 Prediksjon 4

KJ1042 Øving 5: Entalpi og entropi

En vei mot et karbonnøytralt Skandinavia i 2050

Eksamen i TTK4135 Optimalisering og regulering

Simulering og optimalisering av prosesslinjer

ResTek1 Løsning Øving 11

Pressekonferanse - 3 kvartal 2015

41070 STABILITET I ELKRAFTSYSTEMER

Reguleringsstrukturer

SELVOPIMALISERENDE HIERARKISKE SYSTEMER PROSESSREGULERING, NASJONALØKONOMI, HJERNE OG MARATONLØPING

Del 1. Skisse av reguleringsteknisk system

Løsningsforslag til Øving 3 Høst 2010

d) Beregn trykket i brønnen ved bruk av data fra tabell 1.

Oversikt over kap. 19 i Gravelle og Rees. Sett i forhold til resten av pensum:

Hvordan realisere de fremlagte strategier for økt verdiskapning og eksport

ESRA seminar Rate- og varighetsberegninger som grunnlag for dimensjonering av beredskap Hva skal man dimensjonere for?

Radioaktiv nivåmåling. Ragnar Viktil

Offshore Strategikonferansen Oljedirektør Gunnar Berge

CO 2 reduksjoner - StatoilHydro

Side 1 av 10 NORGES TEKNISK-NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET (NTNU) - TRONDHEIM INSTITUTT FOR ENERGI OG PROSESSTEKNIKK

SDØE-resultater 1 kvartal presentasjon

NORGE. Patentstyret (12) PATENT (19) NO (11) (13) B1. (51) Int Cl. E21B 43/00 ( )

INF Algoritmer og datastrukturer

INF Algoritmer og datastrukturer

EKSAMEN TKP 4105 SEPARASJONSTEKNOLOGI DESEMBER 2005 Forslag til løsning

Biogass som energikilde for fartøy og utvikling av biogassinfrastruktur nasjonalt og internasjonalt. Oslo Lars Tveitan Østvold

Maps og Hashing. INF Algoritmer og datastrukturer. Map - ADT. Map vs Array

2011 et jubelår - store framtidige utfordringer

ECON2200 Matematikk 1/Mikroøkonomi 1 Diderik Lund, 22. februar Monopol

Mator AS & IFE har i samarbeid utviklet målemetoder for diagnostisering av separasjonsanlegg med bruk av radioaktive sporstoffer (tracer).

Emne 11 Differensiallikninger

Pressekonferanse 2 kvartal 2010

Grådige algoritmer. Lars Vidar Magnusson Kapittel 16. Aktivitetvelgingsproblemet Huffmankoder

Verdikjedeanalyser for norsk gassvirksomhet (VENOGA)

Pressekonferanse Stavanger 16. mars 2016 Grethe Moen, administrerende direktør Marion Svihus, økonomidirektør

INF Algoritmer og datastrukturer

EKSAMENSOPPGAVE. INF-1101 Datastrukturer og algoritmer. Adm.bygget, rom K1.04 og B154 Ingen

Hashing. INF Algoritmer og datastrukturer HASHING. Hashtabeller

Maps og Hashing. INF Algoritmer og datastrukturer. Map - ADT. Map vs Array

ResTek1 Løsning Øving 11

Kortsiktig gevinst eller langsiktig inntektstrøm Petoros dilemma? IOR seminar Tor Rasmus Skjærpe, Lisensdirektør Petoro

NYE METODER FOR REGULERING AV VANNKRAFTANLEGG

KJ1042 Grunnleggende termodynamikk med laboratorium. Eksamen vår 2011 Løsninger

PLEIEHEFTE DE BESTE TIPSENE FOR PERFEKT GULVPLEIE

EDT211T-A Reguleringsteknikk PC øving 5: Løsningsforslag

Dagens tema: Begrepsdannelse Eksterne entydighetsskranker Representasjon n-1-regelen Verdiskranker Mengdeskranker

Dataveier og optimalisering. Kapittel 9

KONTINUASJONSEKSAMEN I FAG TEP 4140 STRØMNINGSLÆRE 2 Dato??. august 2004 Tid: kl. 09:00 14:00

Løsning til sluttprøve i EK3114 Automatisering og vannkraftregulering ved Høgskolen i Telemark

Dagens plan. INF3170 Logikk. Mengder. Definisjon. Notasjon. Forelesning 0: Mengdelære, Induksjon. Martin Giese. 23. januar 2008.

Transkript:

Optimalisering av olje- og gassproduksjon Vidar Alstad Dr. Ing stipendiat Institutt for kjemisk prosessteknologi NTNU, Trondheim 1 Seminar: Optimal utnyttelse av naturgass, 23.april 2003

Oversikt Introduksjon Beskrivelse av case Optimal operasjon Implementasjon Selv-optimaliserende regulering Optimalt valg av regulerte variable Reguleringsstrukturer case Oppsummering 2

Introduksjon Karakteristikk Store systemer (Troll > 110 produksjonsbrønner) Binære variable (multiple transportledninger, 1. vs. 2.separator) Lav observabilitet Få og upålitelige online målinger i systemet Usikkerhet modeller/parametere (reservoaregenskaper) Flerfasesystem (olje, vann, gass) Flerkomponent faser Prosessbeskrankninger Begrenset prosesseringskapasitet for gass, vann og olje Strømningsbegrensninger i brønner og transportledninger Strømningsbegrensninger i reservoar/næ rbrønnområdet Modelleringsmessige utfordringer Distribuerte systemer Flerfasemodeller 3

Systembeskrivelse case 4 5 brønner 1 transportledning 7 frihetsgrader (DOF) u=[v 1 V 2 V 3 V 4 V 5 V T P s ] T Antar P s og V T konstant -> 5 DOF Tilgjengelige målinger Trykk oppstrøm chokeventiler (P) og nedihull (P bhp ) Ventilåpninger (V i ) Rate olje og gass (Q o,i og Q g,i ) for hver brønn Total rate (Q o og Q g ) Modellering Innstrømningsmodell Q o, i = PI i P res, i P bhp, i

Systembeskrivelse case (forts.) Modellering (forts.) Pseudo-enfase distribuert modell (olje- og gassfase lumpet) Kompressibel strømning gjennom ventiler (ideell gass) Kritis k s trø mning Black oil PVT Forstyrrelser/usikkerhet Rateavhengig GOR (Gas Oil ratio) (3 av 5 brønner) 5

Systembeskrivelse case forts. Rateavhengig GOR 6 GOR i =GOR 0 i d i Q o, i Q 0 o, i d 1 [d 1 1, d 2 1 ] d 4 [d 4 1, d 4 2 ] d 5 [d 5 1, d 5 2 ]

Systembeskrivelse case optimal produksjon Case: Generelt: max Q o, i V i, d V i Maksimere oljerate min u 0 J 0 x 0, u 0, d f V, d =0 Q g, i V i, d Q g, max Strømningsmodeller Maks gassrate f x 0, u 0, d =0 g x 0, u 0, d 0 x 0 R n x 0, u 0 R n u 0, d R n d 0 V i V i, max Maks ventilåpning Ulineært optimaliseringsproblem Pseudo-stasjonær antagelse, økonomi hovedsaklig bestemt av stasjonære betingelser Forklaring : J 0 :Objekt, mål på operasjon x 0 : tilstander u 0 :DOF/ pådrag d : Forstyrrelser/Usikkerhet 7

Active constraint control min u 0 J 0 x 0, u 0, d f x 0, u 0, d =0 g x 0, u 0, d 0 x 0 R n x 0 u 0 R n u 0, d R n d Regulere aktive (g') skranker med u' pådrag (DOF) Reduced space optimization problem min u J 0 x, u, d f' x, u, d =0 x R n x, u R n u, d R n d f'=[ f, g'] T, x=[x 0, u'] T, u u 0 Online informasjon tilgjengelig gjennom målinger i prosessen y m = f y m u, d Generelt måler man også pådragene 8 y=[ y m u] T

Implementasjon: Open loop Implementasjon: Forstyrrelser (parameterusikkerhet) Implementeringsfeil (målefeil, setpunktfeil) Nominell forstyrrelse (d 0 ) og implementasjonsfeil (n 0 ) min u s Stokastisk optimalisering min u s d D J 0 x, u, d 0, n 0 f' x, u, d =0 u= u s n 0 n N J 0 x, u, d, n n d 9 f' x, u, d =0 u= u s n

Implementasjon: Online optimalisering Hyppige setpunktsoppdateringer Komplisert system å implementere og vedlikeholde Datarekonsilering Paremeterestimering min c s J 0 x, u, d c= c s n f' x, u, d =0 10

Implementasjon: Selv-optimaliserende regulering Selv-optimaliserende regulering er når vi kan oppnå tilfredstillende tap (loss) med konstante setpunktsverdier for de regulerte variable (uten å måtte reoptimalisere når forstyrrelser skjer). Loss=J 0 c s, d J 0, opt d Optimal selv-optimaliserende reguleringsstruktur min h n N d D J 0 x, u, d n d 11 y = f y u, d c= h y =c s n f' x, u, d =0

Optimal lineær kombinasjon av målinger som regulerte variable Perfekt selv-optimaliserende regulering hvis den optimale verdien av c ikke endrer seg med forstyrrelser: c opt d =0 Optimal lineær modell: Generelt: Lineær komb.: y opt d =F d c=h y c=h y c opt = H y opt = HF d Velg H slik at HF=0: Impliserer: H null F T n y n u n d 12

Systembeskrivelse case optimal produksjon (forts.) Frihetsgrader Max kapasitet gass (DOF -1) [ max Q o, i V i, d V i f V, d Q g, i V i, d Q g, max] =0 Sammenligne forskjellige reguleringsstrukturer for selv-optimaliserende egenskaper Neglisjert implementeringsfeil. Optimal lineær kombinasjon n y n u n d =4 3= 7 c=hy =H [Q o, tot P bhp,5 V 1 V 2 V 3 V 4 V 5 ] T H T =[ 0.0013 0.0010 0.0054 0.0031 ] 0.0000 0.0002 0.0032 0.0041 0.1248 0.1621 0.5806 0.2436 0.9911 0.0116 0.0414 0.0174 0.0116 0.9850 0.0538 0.0226 0.0414 0.0538 0.8073 0.0808 0.0174 0.0226 0.0809 0.9661 13

Selv-optimaliserende egenskaper for forskjellige reguleringsstrukturer Regulerte variable Loss( [%] [$/år] * ) 1 2 c 1 c 2 c 3 c 4 c 5 d 1 : d 1 -> d 1 d 4 : d 1 2 -> d 4 4 d 5 : d 2 -> d 51 5 d i : d i1 -> d i 2 i={1,4,5} Q g,max P 1 P 2 P 4 P 5 Q g,max Q o,1 Q o,2 Q o,4 Q o,5 Q g,max V 1 V 2 V 4 V 5 Q g,max Q g,1 Q g,2 Q g,4 Q g,5 Q g,max GOR 1 GOR 2 GOR 4 GOR 5 Q g,max h 1 y T h 2 y T h 3 y T h 4 y T infeasible infeasible infeasible infeasible 1,69% $1 837 288 0,10% $109 972 infeasible infeasible 9,88% $10 723 233 31,06% $33 705 970 19,35% $21 002 480 20,26% $21 991 309 0,89% $961 119 0,18% $190 851 1,08% $1 171 726 1,31% $1 419 089 0,69% $754 203 0,20% $211 912 0,70% $754 983 0,79% $860 312 0,00% $41 591 0,39% $417 991 0,05% $51 469 0,43% $468 940 Nominelle optimale setpunkt * Antatt oljepris på $20/fat c=hy=h [Q o, tot P bhp,5 V 1 V 2 V 3 V 4 V 5 ] T 14

Oppsummering Fokusert på implementasjon av optimal drift Illustrert bruken av selv-optimaliserende regulering for optimalisering av olje- og gassproduksjon Presentert metode for valg av regulerte variable som lineær kombinasjon av tilgjengelige målinger Enkel implementasjon Takk til: Norsk Hydro og ABB. 15