| dc.description.abstract | I industrielle settinger består prosesser ofte av flere undersystemer som deler en felles begrensning, for eksempel en delt ressurs. Denne oppgaven fokuserer på steady-state sanntidsoptimalisering (RTO) problemet i et subsea gassløftet oljeproduksjonsnettverk bestående av flere brønner med begrenset tilgang til delt gassløft. Tradisjonelle tilnærminger for å løse slike problemer involverer ofte beregningsintensive sentraliserte optimeringsmetoder som er kjent for å være trege. For å overkomme disse utfordringene, utforskes konseptet med tilbakekoblingsoptimerende kontroll, foreslått av Morari et al., i dette arbeidet. Ved å flytte optimeringsproblemet fra numeriske optimeringsteknikker til kontrolllaget, elimineres behovet for komplekse optimeringsalgoritmer. I stedet kan enklere kontrollverktøy som Proporsjonal-Integral-Derivativ (PID) regulatorer brukes for å oppnå ønskede optimeringsmål. Viktigst av alt kan denne tilnærmingen tilpasse seg forskjellige driftsenheter med ulike tidsrammer, noe som forbedrer fleksibiliteten og tilpasningsevnen til optimeringsmetoden.
I tidligere arbeid er det gjort en sammenligning mellom to nylig utviklede metoder for tilbakekoblingsoptimerende kontroll, kalt primal-basert og dual-basert distribuert tilbakekoblingsoptimering RTO. Den primal-baserte metoden er basert på arbeidet introdusert av Dirza et al., mens den dual-baserte metoden er basert på arbeidet av Dirza et al. For den dual-baserte metoden styres begrensningene i en sakte tidsramme av de duale variablene. Derfor er det nødvendig å bruke en "back-off" strategi for å sikre begrensningstilfredshet, noe som igjen kan føre til tap av fortjeneste. For å redusere "back-off" for den dual-baserte metoden introduserte Dirza et al. en alternativ dual-basert tilnærming med en begrensningsoverstyringskontroller.
I denne artikkelen gjennomføres det en eksperimentell valideringsstudie av primal-baserte, dual-baserte og dual-baserte med overstyring strukturene hvor disse blir sammenlignet. Dette blir utført i en lab-skala eksperimentell rigg som etterligner et subsea gassløftet oljeproduksjonsnettverk. Gassløftet er en delt ressurs og må derfor fordeles optimalt mellom brønnene. Ut ifra de eksperimentelle resultatene kan det konkluderes med at den primal-baserte metoden oppnår best ytelse i det gjeldene gassløft begrensede scenarioet. | |
| dc.description.abstract | In industrial settings, processes often consists of multiple subsystems that share a common constraint, such as a shared resource. This paper focuses on the steady-state real-time optimization (RTO) problem in a subsea gas-lifted oil production network comprising multiple wells with constrained access to shared gas-lift. Traditional approaches to solving such problems often involve computationally expensive centralized optimization methods, which are known to be slow. To overcome these challenges, the concept of feedback-optimizing control, as proposed by Morari et al., is explored in this work. By shifting the optimization problem from numerical optimization techniques to the control layer, the need for complex optimization algorithms is eliminated. Instead, simpler control tools such as Proportional-Integral-Derivative (PID) controllers can be employed to achieve the desired optimization objectives. Importantly, this approach can accommodate diverse operation units characterized by different time scales, enhancing the flexibility and adaptability of the optimization method.
In previous work, there has been done a comparison between two recently developed methods of feedback-optimizing controlled which is referred to as primal-based and dual-based distributed feedback RTO. The primal-based method is based on the work introduced by Dirza et al., while the dual-based method is based on the work by Dirza et al. For the dual-based method the constraints are controlled in a slow time scale by the dual variables. As a result, it is necessary to employ a back-off strategy to ensure constraint satisfaction, which again would lead to profit loss. To reduce the back-off for the dual-based method, Dirza et al. introduced an alternative dual-based approach with a constraint override controller.
In this paper, it is conducted a comparative experimental validation study of the primal-based, dual-based and dual-based with override approaches. This is executed in a lab-scale experimental rig which emulates a subsea gas lifted oil production network. The gas lift is a shared resource, and must therefore be distributed optimally between the wells. Based on the experimental results, it can be concluded that the primal-based method achieves the best performance for the given gas lift constrained scenario | |
