Optimización por técnicas metaheurísticas aplicadas a redes de recolección de crudo

Abstract

El presente trabajo final de maestría emplea la técnica de optimización multiobjetivo NSGA-II para la solución de problemas de optimización relacionados con los esquemas de redes de recolección de petróleo desde cabeza de pozo, pasando por líneas de transporte, hasta el múltiple de recolección en estaciones de tratamiento de petróleo. Para esto, se parte del caso de estudio de una red de recolección existente en los llanos orientales colombianos, que cuenta con 7 pozos productores, tres colectores intermedios y una única estación colectora, al cual se aplica una variación del algoritmo problema de viajero frecuente con el objetivo de reducir tanto la distancia total de tubería empleada para las conexiones y el transporte de crudo hasta la estación recolectora, como la caída de presión total producto de las características del fluido y de la red de tuberías. Se realiza la presentación y análisis de resultados usando dos enfoques, uno simple que emplea directamente las funciones de distancia y caída de presión y un segundo, más complejo, que incluye las funciones de costos fijos y de operación, resaltando la importancia de estas últimas para un desarrollo integral y más valioso para la etapa de diseño.

Para la presentación de los resultados y encontrar los parámetros del algoritmo empleado que dan mejores resultados, se presentan frentes óptimos de Pareto (FOP), permitiendo identificar la mejor ruta de flujo para cada pozo y realizar la comparación con la instalación actual para su aplicación durante el diseño de redes de recolección en campos en desarrollo. (Texto tomado de la fuente)

The present master's final work uses the NSGA-II multi-objective optimization technique to solve optimization problems related to crude oil collection network schemes from the wellhead to the collection manifold in crude oil treatment stations. To do this, it starts with a case study of an existing collection network in the eastern plains of Colombia, which has seven producing wells, three intermediate collectors, and a single collection station. A variation of the traveling salesman problem algorithm is applied to this network with the aim of reducing both the total distance of piping used for connections and crude oil transport to the collection station and the total pressure drop resulting from the characteristics of the fluid and the piping network. A presentation and analysis of results is carried out using two approaches: a simple one that directly employs distance and pressure drop functions, and a second, more complex one that includes fixed and operating cost functions, highlighting the importance of the latter for a more comprehensive and valuable development for the design stage. To present the results and find the parameters of the algorithm used that give the best results, Optimal Pareto Fronts (FOP) are presented, allowing the best flow route for each well to be identified and a comparison to be made with the current installation for application during the design of collection networks in developing fields.