Operative capacity of crude oil local transportation networks
Capacité opérative des réseaux de transfert de pétrole
Résumé
This thesis studies local crude oil transportation systems with a pipe network architecture. Two representative systems, belonging to PDVSA (Venezuelan oil company), have been studied: the Guaraguao Crude Oil Seaport and the Punta de Palmas Tanks Yard. In this systems, connections, called "alignments", are established by opening/closing valves using a SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition) system. Alignment choice is made based on optimization criteria. Interferences minimization with other alignments, related to the notion of operative capacity, has been identified as the most important criterion. The contributions of this thesis are based on graph modelling and algorithms from operational research. The main goal is to provide analysis tools allowing alignment choice optimization. Indexes permitting the quantification of alignments or failures impact on the operative capacity of the system are proposed. Minimizing the impact on the operative capacity will correspond to minimizing interferences with potential alignments. An algorithm computing these indexes is presented, as well as complementary developments such as a path search algorithm, an algorithm for critical elements determination, and algorithm for alignments using pumps. These algorithms are based on classical algorithms for the shortest path problem, the maximum flow problem and the maximum disjoint paths problem. However, they use innovative methods such as adding constraints when considering alignment sub-types, the dynamic computation of path costs based on their impact on operative capacity, and path search considering an obligatory intermediate node. These contributions can potentially be applied in areas other than oil transportation. The algorithms had been implemented in Python and had been tested using real data from the studied systems. The middle term goal of these works is the development of assistance software for decision making.
Cette thèse étudie des systèmes locaux de gestion de transfert de pétrole ayant une architecture de réseau de canalisation. Pour leur représentativité, deux systèmes localisés au Venezuela et appartenant à l'entreprise PDVSA (Pétroles du Venezuela) ont été retenus pour illustrer les méthodes proposées et les valider : le Terminal Maritime de Pétrole de Guaraguao et le Centre de Stockage de Punta de Palmas. Dans ces réseaux des connexions, appelées « alignements », sont établies en ouvrant/fermant des vannes à travers d'un système SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition). Le choix d'un alignement doit tenir compte de critères d'optimisation. La minimisation des interférences avec d'autres alignements, liée à la notion de capacité opérative, a été identifiée comme le critère de choix le plus important. Les contributions de cette thèse reposent sur une modélisation sous forme de graphes, et sur des algorithmes appartenant au domaine de la recherche opérationnelle. Elles contribuent à fournir aux opérateurs de supervision des outils d'analyse permettant d'optimiser le choix des alignements. Des indicateurs permettant de quantifier l'impact des opérations d'alignement ou des défaillances, sur la capacité opérative du système, sont proposés. La minimisation de l'impact sur la capacité opérative, va correspondre à la minimisation des interférences avec des alignements potentiels. Un algorithme de calcul de ces indicateurs, est présenté, ainsi que des algorithmes de recherche de chemin, de détermination d'éléments critiques, et de recherche d'alignements utilisant des pompes. Ces algorithmes sont basés sur des algorithmes classiques s'adressant au problème du plus court chemin, du flot maximum et du nombre maximum de chemins disjoints. Cependant, ils utilisent des méthodes innovantes, comme l'ajout de contraintes considérant l'existence de sous-types d'alignements, le calcul dynamique des coûts des chemins à partir de son impact sur la capacité opérative, et la recherche de chemins via un point intermédiaire obligatoire. Les contributions sont potentiellement applicables dans des domaines autres que le transport de pétrole. Les algorithmes ont été mis en œuvre en utilisant le langage Python et ont été testés en utilisant les données réelles des réseaux étudiés. L'objectif à moyen terme de ces travaux est le développement d'un logiciel d'assistance à la prise de décision.
Origine : Version validée par le jury (STAR)
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