Alocação de gás de elevação em campos de petróleo: modelos e algoritmos

Abstract

O sistema de elevação artificial de petróleo por injeção contínua de gás, conhecido como continuous gas-lift ou simplesmente gas-lift é um dos mais utilizados no Brasil e no mundo, devido ao seu baixo custo relativo e eficiência satisfatória em uma vasta gama de condições de operação. Neste sistema de produção, a alocação da taxa disponível de injeção de gás para um grupo de poços é um problema de grande relevância. A decisão da taxa de injeção de gás para cada poço normalmente não é ótima, pois é baseada em regras ad hoc. Sendo assim, ganhos substanciais podem ser alcançados se estas decisões forem substituídas por soluções ótimas. Neste trabalho, apresentamos algumas abordagens para a solução do problema de maximizar o lucro obtido com a venda de hidrocarbonetos extraídos de um campo com poços operando via gas-lift. As soluções desenvolvidas utilizam Programação Dinâmica, Programação Linear Inteira Mista aliada à Teoria de Desigualdades Válidas e algoritmos Branch-and-Bound e Branch-and-Cut e fornecem a taxa de injeção de gás ótima para cada poço satisfazendo restrições como por exemplo a taxa de injeção disponível e os limites de processamento de fluidos produzidos. As abordagens desenvolvidas se mostram eficientes para a aplicação em questão. As soluções encontradas possuem alta qualidade (próximas das soluções ótimas), e o custo computacional para a obtenção das mesmas é baixo. As técnicas de solução propostas aqui constituem excelentes ferramentas de suporte à decisão, podendo substituir as decisões sub-ótimas normalmente fornecidas por pacotes de otimização comerciais.