Investigation of the Effect of Uncertain Parameters on a Gas-Lifted Oil Network Using a Non-Linear Model Predictive Control (MPC)
Master thesis
Permanent lenke
https://hdl.handle.net/11250/2997574Utgivelsesdato
2022Metadata
Vis full innførselSamlinger
Sammendrag
Dette arbeidet er å finne effekten av å endre viktige parametere i et gassløftetoljeproduksjonsnettverk på produksjonshastigheten og kontrollerens oppførsel.For å kunne teste og undersøke effektene, er en matematisk modell modellertsom et differensial-algebraisk ligningssystem og oversatt til programmeringsspråket Julia. Også en prediktiv kontroller for en økonomisk modell er laget ogbrukt på systemet for å maksimere fortjenesten i anlegget. Videre gis en kortbeskrivelse av teorien bak arbeidet. Teorien inneholder ulike typer optimaliseringsproblemer og respektive metoder for å løse dem, samt diskretiseringsmetoder for å oversette dynamiske optimaliseringsproblemer (OCP) på en måtesom kan løses numerisk.Etter at systemet fungerer, har modellen blitt testet med åpen sløyfe-responsfor å undersøke stabiliteten til modellen, og flere eksperimenter har blitt utført for å fange opp effekten av nevnte parametere på produksjonshastighetensamt NMPC-oppførselen. Forsøkene kan nevnes som å undersøke effekten av åendre faktorene som Gas Oil Ratio (GOR) eller produktivitetsindeks (PI) påproduksjonsraten. Det er vist og diskutert at å ha høyere PI-indekser i systemetvil resultere i høyere produksjonshastighet og være viktigere for NMPC i optimaliseringsproblemet. For GOR-parameteren vil systemet også ha mindreproduksjonshastighet hvis GOR-parameteren reduseres i alle tilfeller som foreksempel aldring i reservoaret eller blir brukt for mye til oljeproduksjon. Tilslutt nevnes mulige fremtidige arbeid og ytelsen til systemet diskuteres. This work is to find the effect of changing important parameters in a gas lifted oil production network on the production rate and controller behavior.In order to be able to test and experiment the effects, a mathematical modelis modelled as a differential-algebraic system of equation and translated intoJulia Programming language. Also an economic model predictive controller ismade and applied on the system to maximize the profit made in the plant.Moreover, a brief description of the theory behind the work is given. The theory contains different type of optimization problems and respective methodsfor solving them as well as discretization methods to translate dynamic optimization problem (OCP) in a way that is understandable for numerical solvers.Having the system working, the model has been tested for the open loopresponse to examine the stability of the model and several experiments havebeen made to capture the effect of mentioned parameters on the productionrate as well as the NMPC behavior. The experiments can be mentioned asexamining the effect of changing the factors such as Gas Oil Ratio (GOR)or productivity index (PI) on the production rate. It is shown and discussedthat having higher PI indices in the system would result in more productionrate and being more important to NMPC in the optimization problem. Also,for GOR parameter, the system would have less production rate if the GORparameter decreases in any cases such as aging in the reservoir or being usedtoo much for oil production. In the end the possible future work works arementioned and the performance of the system is discussed.