Por meio do uso de simuladores numéricos é possível obter informações geológicas, sobre as propriedades da rocha e dos fluidos existentes no meio poroso, informações sobre os históricos de produção (vazão, produção acumulada) e de pressão, e outras informa- ções a respeito dos poços de petróleo, como características de completação. Esse tipo de ferramenta permite a obtenção de informações sobre o desempenho de um campo ou reservatório sob diversos esquemas de produção, de modo que podem ser determinadas as condições ótimas para se produzir esse campo. Mais especificamente, pode ser ana- lisado o comportamento de um reservatório quando sujeito à injeção de diferentes tipos de fluido, analisada a influência de diferentes vazões de produção ou injeção, ou determi- nado o efeito da localização dos poços e do espaçamento entre eles na recuperação final de óleo ou gás.
As etapas normalmente seguidas na execução de um estudo de reservatório, utilizando simuladores numéricos, podem ser resumidas da seguinte forma:
• Coleta e Preparação dos Dados: Procura-se armazenar e interpretar todos os da- dos disponíveis sobre o reservatório em questão, incluindo geologia, rocha, fluidos, produção e completação dos poços.
• Preparação do Modelo Numérico: Nesta etapa faz-se o lançamento de grid, ou seja, constrói-se uma malha para transpor as informações necessárias. Consiste em dividir o reservatório em várias células, cada uma delas funcionando como um reservatório.
CAPÍTULO 3. FUNDAMENTOS DE ENGENHARIA DE RESERVATÓRIOS 34 real a partir dos melhores dados disponíveis referentes aos históricos de produção e de pressão. O ajuste consiste em calcular o comportamento passado do reservatório e comparar com o histórico do campo. Se os dados fornecidos forem adequados, provavelmente um bom ajuste de histórico será obtido e o modelo poderá ser usado para se efetuar previsões confiáveis em relação ao seu comportamento futuro. • Extrapolação: Essa etapa consiste na utilização do modelo para se prever o com-
portamento futuro do reservatório. Nessa previsão podem ser impostas vazões para todos os poços, as pressões de fluxo dos poços e até mesmo que uma vazão seja mantida até que a pressão caia abaixo de um limite onde então é iniciado um pro- jeto de injeção de água ou vapor. Enfim, vários esquemas de explotação podem ser avaliados, e uma análise econômica pode ser feita com os resultados, de forma que se possa decidir pelo esquema ótimo de produção.
CAPÍTULO
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CAPÍTULO 4. METODOLOGIA 36
4.1 Introdução
Por serem equipados com instrumentação, os campos inteligentes de petróleo se com- portam como fontes de dados de um reservatório em tempo real. Estes quando são arma- zenados, formam uma base de dados sobre o campo, cuja principal finalidade é de auxílio no processo de tomada de decisão.
No âmbito da automação, o sistema inteligente de auxílio à tomada de decisão pode ser representado pela figura 4.1 a seguir:
Supervisão Controle e Automação Sensores e Atuadores Planta Industrial: Poços Petrolíferos
Sistema Inteligente
Figura 4.1: Pirâmide da Automação em Processos Industriais.
De acordo com a figura, na base da pirâmide da automação está representada a parte física do processo, ou seja, os poços do campo com seus respectivos equipamentos de elevação artificial, tais como: unidades de bombeio mecânico, BCS (bombeio centrífugo submerso), BCP (bombeio por cavidades progressivas) e etc.
Acima do nível da planta física está o nível onde se encontram os sensores e os atua- dores do processo, os quais são responsáveis por aquisitar os dados do campo bem como intervir no processo quando necessário.
O nível hierárquico logo acima dos sensores e atuadores é o de controle e automação. Neste nível está localizado o controle direto do processo, ou seja, as variáveis do campo são aquisitadas pelos sensores e enviadas ao controlador localizado nesse nível que é
CAPÍTULO 4. METODOLOGIA 37 responsável por manter os valores dessas variáveis dentro de uma faixa recomendada de operação. O controlador também é responsável por enviar sinais de comando aos atuadores, quando necessário for.
No nível de supervisão é possível monitorar em tempo real as variáveis do processo que estão sendo controladas no nível de controle e automação. Os dados coletados pelos sensores são enviados a uma estação central e visualizados em uma tela de supervisório permitindo a intervenção remota do operador na planta remotamente. As informações coletadas são armazenadas em uma base de dados e alimentam o histórico de produção do reservatório que por sua vez é componente essencial do nível hierárquico superior onde está localizado o sistema inteligente de auxílio à tomada de decisão desenvolvido nesse trabalho.
Como pode-se observar, o sistema inteligente encontra-se no topo da pirâmide da automação e seus parâmetros de entrada provêm diretamente do histórico de produção do campo de petróleo. A saída do sistema representa a alternativa de desenvolvimento ótima para o campo, de forma que o mesmo promova o melhor resultado do ponto de vista econômico ao longo dos próximos anos.
Em outras palavras, deve-se maximizar o VPL calculado com base no preço do petró- leo e no perfil de produção de petróleo obtido a partir do simulador de reservatório.
O sistema inteligente deve auxiliar em tomadas de decisões que envolvam problemas como:
• Decidir quando se deve iniciar ou interromper a injeção de vapor de forma contínua em determinado poço injetor;
• Decidir quais os momentos mais viáveis para a realização de ciclos de vapor em determinado poço do campo.
Neste trabalho, a otimização do sistema é realizada com o uso de uma técnica inteli- gente conhecida como aprendizado por reforço, que é uma técnica de natureza estocástica
CAPÍTULO 4. METODOLOGIA 38 e que tem como base a área de estudo de aprendizado de máquinas. O aprendizado por reforço, tem se apresentado como uma poderosa ferramenta em problemas de tomada de decisões onde muitas variáveis estão envolvidas. Um dos objetivos desta proposta é inves- tigar esta técnica e analisar seu desempenho em problemas reais da indústria do petróleo.