Предиктивное управление (MPC) подплавом парового трапа при паропомощном гравитационном дренировании (SAGD)

Для тепловых технологий добычи тяжелой нефти и нефтеносных песков, таких как циклическая паровая стимуляция и паропомощное гравитационное дренирование (SAGD), субоптимальное распределение пара приводит к коэффициентам извлечения в диапазоне 25–50%. Хотя предварительные исследования применения пропорционально-интегрально-дифференциального (PID) управления в операциях SAGD показали пользу для согласования пара, PID-управление реагирует только на отклонения от заданных значений и не обладает возможностями учёта ограничений, что может приводить к выдаче сигналов управления, иногда недостижимых на практике. В статье обобщены исследования предиктивного регулятора (MPC) с проактивной регулировкой скорости закачки пара. Скорость закачки пара определялась на основе рекурсивного обновления параметров подходящей временно меняющейся динамической модели, описывающей неявную взаимосвязь между разностью температур субкула и подаваемой скоростью тепла для достижения оптимального распределения пара. Кроме того, скорость закачки пара ограничивалась таким образом, чтобы давление, с которым пар воздействует на пласт (давление забоя скважины, BHP), всегда оставалось ниже давления вскрытия пласта в 4500 кПа. Исследование реального времени управления было обеспечено установлением двунаправленной связи между программным обеспечением Computer Modelling Group (CMG) STARS и MATLAB/Simulink. Трехмерная неоднородная модель пласта, разработанная в STARS, выступала в роли виртуального объекта, а MPC, реализованный в MATLAB/Simulink, — в роли полевого контроллера. Результаты показывают улучшение извлечения нефти на 35,7% и более эффективный профиль кумулятивного соотношения пар/нефть (cSOR) по сравнению с базовым сценарием закачки пара при постоянном BHP 4000 кПа.