Estratégia híbrida aplicada ao gerenciamento ótimo de reservatórios

Abstract

Os algoritmos de busca global seriam os mais indicados para realizar o processo de otimização da produção de reservatórios de petróleo, devido às características do problema, sendo uma das principais, a multimodalidade. No entanto, a necessidade de um número elevado de avaliações de função torna essa alternativa impraticável, principalmente à medida que a complexidade do problema cresce, pois, a convergência se dá de forma lenta, apesar da solução ser “identificada” nas primeiras iterações. Essa característica representa um dos principais aspectos negativos destes algoritmos, e é alvo de inúmeras pesquisas na área. Sabe-se que os algoritmos de busca local são bastante eficazes no processo de convergência para a obtenção da solução ótima, porém, o resultado está relacionado com o ponto inicial fornecido, ou seja, várias tentativas com pontos iniciais diferentes são necessárias para encontrar um resultado global, e ainda assim sem garantias. Na tentativa de combinar as características positivas dos algoritmos de otimização para resolver problemas de gerenciamento de reservatórios de petróleo, uniobjetivo e multiobjetivo, algumas estratégias híbridas são consideradas. Os processos adotados realizam a busca em duas etapas. Na primeira etapa é utilizado um algoritmo evolucionário, para identificar a provável região de localização das soluções globais, e, na segunda etapa, um algoritmo baseado em programação matemática, para refinar as soluções encontradas na etapa anterior. Para melhorar o desempenho das estratégias, algumas metodologias para manipulação de restrições são empregadas com o intuito de auxiliar a busca realizada pelos algoritmos evolucionários, que possuem dificuldades em lidar com problemas restritos. Na engenharia de um modo geral, os métodos aproximados são extensivamente utilizados de forma a obter soluções para os problemas complexos nos quais os engenheiros lidam no dia a dia. Nesse trabalho são adotadas funções substitutas com a finalidade de obter uma resposta computacional mais rápida, e também um comportamento mais suave e/ou simplificado das funções que são de custo computacional elevado. O fator essencial na aproximação é substituir as funções de alta fidelidade por funções mais simples de serem calculadas e usá-las durante o processo de otimização. O emprego dos modelos substitutos com as estratégias híbridas são aplicadas de forma distinta em cada etapa da otimização. De maneira geral, os problemas de otimização da explotação de um campo de petróleo estão relacionados à produção propriamente dita ou a economia do projeto. Nos estudos apresentados são tratados problemas dos dois tipos, onde o objetivo relacionado aos aspectos econômicos está presente nos problemas uniobjetivo e os relacionados a produção propriamente dita estão presentes no problema multiobjetivo. As combinações sugeridas apresentam resultados bastante satisfatórios, com a consistência verificada dos mesmos.