Controle linear com otimização em tempo real em um sistema de separação trifásica de unidade de produção offshore

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2020.A exploração de petróleo em plataformas offshore representa a maior parte de produção de petróleo no Brasil. As misturas extraídas dos risers são compostas por água, óleo, gás e impurezas, tornando, assim, necessário o processamento primário de petróleo. No processamento primário, o separador e hidrociclone, além de promoverem, o amortecimento de carga turbulenta recebida na plataforma, também desassociam as fases da mistura, separado as fases de água, óleo e gás. A estratégia de controle destes equipamentos, aliada a uma camada de otimização, fornece uma boa separação das fases e amortecimento das golfadas recebidas na alimentação do processo. Através do modelo fenomenológico não-linear do separador trifásico e dos hidrociclones, este trabalho apresenta um sistema de controle cascata no sistema, que utiliza um PI por zonas na camada regulatória e um otimizador em tempo real para eficiência de separação do óleo contido no fluxo aquosos e água no fluxo de óleo que saem da separação primária, buscando obter a separação das fases e amortecer as oscilações de carga da alimentação turbulenta recebida pelo equipamento. Resultados de simulação com base num modelo real de um separador industrial são usados para ilustrar as vantagens da técnica proposta.Abstract: Oil exploration on offshore platforms accounts for the majority of oil production in Brazil. The mixtures extracted from the risers are composed of water, oil, gas and impurities, thus making primary oil processing necessary. In primary processing, the separator and hydrocyclone, in addition to promoting the Slugging of turbulent cargo received on the platform, also disassociate the phases of the mixture, separating the water, oil and gas phases. The control strategy of this equipment, combined with an optimization layer, provides a good separation of the phases and Slugging attenuation in the process feed. Using the nonlinear phenomenological model of the three-phase separator and hydrocyclones, this work presents a cascade control system in the system, which uses a PI by zones in the regulatory layer and a real-time optimizer for efficient separation of the oil contained in the aqueous stream and water in the oil flow leaving the primary separation, seeking to obtain the separation of the phases and to cushion the load oscillations of the turbulent supply received by the equipment. Simulation results based on a real model of an industrial separator are used to illustrate the advantages of the proposed technique