Um estudo algorítmico de problemas logísticos na indústria de petróleo e gás natural

This work consists on the study of two important problems arising from the operations of petroleum and natural gas industries. The first problem the pipe dimensioning problem on constrained gas distribution networks consists in finding the least cost combination of diameters from a discrete set of commercially available ones for the pipes of a given gas network, such that it respects minimum pressure requirements at each demand node and upstream pipe conditions. On its turn, the second problem the piston pump unit routing problem comes from the need of defining the piston pump unit routes for visiting a number of non-emergent wells in on-shore fields, i.e., wells which don t have enough pressure to make the oil emerge to surface. The periodic version of this problem takes into account the wells re-filling equation to provide a more accurate planning in the long term. Besides the mathematical formulation of both problems, an exact algorithm and a taboo search were developed for the solution of the first problem and a theoretical limit and a ProtoGene transgenetic algorithm were developed for the solution of the second problem. The main concepts of the metaheuristics are presented along with the details of their application to the cited problems. The obtained results for both applications are promising when compared to theoretical limits and alternate solutions, either relative to the quality of the solutions or to associated running time

Este trabalho consiste do estudo de dois importantes problemas oriundos das operações das indústrias de petróleo e gás natural. O primeiro problema do dimensionamento de dutos em uma rede urbana de distribuição de gás natural consiste em encontrar a combinação de diâmetros de menor custo, a partir de um conjunto de opções comercialmente disponíveis, para os dutos de uma dada rede de distribuição de gás, de forma a respeitar requisitos de pressão mínima em cada nó de demanda e condições de upstream. Por sua vez, o segundo problema do roteamento da unidade móvel do pistoneio decorre da necessidade de se definir as rotas de visitação da dita unidade móvel do pistoneio aos diversos poços não surgentes do campo de exploração, ou seja, poços que não possuem pressão suficiente para fazer o óleo emergir à superfície. A versão periódica do problema leva em consideração a equação de re-enchimento dos poços, de forma a possibilitar um planejamento mais acurado num horizonte de tempo maior. Além da formulação matemática dos dois problemas, para a solução do primeiro foram desenvolvidos um algoritmo exato e uma busca tabu e para o segundo, um limite superior e um algoritmo transgenético ProtoGene. Os principais conceitos das metaheurísticas são apresentados, juntamente com os detalhes da aplicação destas aos problemas citados. Os resultados obtidos para ambas as aplicações são promissores quando comparados com limites teóricos e soluções alternativas, tanto relativamente à qualidade das soluções como ao tempo computacional envolvido