Planificación de campo usando un modelo de integración subsuelo-superficie

Introducción

El modelo integrado superficie-subsuperficie tiene un impacto crítico en la optimización de las operaciones de producción y la mejora en la planificación del desarrollo del campo de los activos de la producción. La solución dinámica integrada del modelo del yacimiento a la superficie, facilita dicho modelo. Estas soluciones permiten a ingenieros simular panoramas típicos del desarrollo de campo, tales como pozos de desarrollo y reentradas del pozo durante la vida del campo, desarrollando y colocando un nuevo satélite de producción junto con las facilidades de producción y los cierres de pozos.En el pasado, la planeación del diseño y producción del campo se realizaban por separado.Una solución integrada supera estos problemas permitiendo al ingeniero utilizar un modelo de simulación apropiada para el yacimiento y el sistema de producción mientras que los mantiene acoplados en su interfaz. El acoplador entre un modelo del yacimiento y un modelo de red superficial puede ser:Implicito: las ecuaciones describen el flujo multifásicoen el yacimiento, el pozo y la red de trabajo de la superficie se resuelve simultáneamente.Explícito: el modelo de red se soluciona al principio de cada paso de tiempo y los límites de la presión de fondo de los pozos (o los límites de la presión del cabezal) se establecen respectivamente. Retraso iterativo: en cada iteración de Newton del modelo del yacimiento, la red superficial se balancea con el modelo del pozo/yacimiento usando la última iteración de la solución del yacimiento.La solución usada en este trabajo se basa en las estrategias explícitas e iteraciones retardadas. Una estrategia iterativa retardada se utiliza en el caso de un solo yacimiento junto a una red superficial, mientras que el acoplador explícito se utiliza en el caso de los yacimientos múltiples junto a una red superficial. La comunicación entre los modelos del yacimiento y superficie ocurre a través de un mensaje que pasa el interfaz abierto (usando MPI). Ver Fig.1.-

Fig. 1. Architecture of a system of multiple reservoirs andsurface networks coupled through an open interface.

La comunicación a través de un interfaz abierto ofrece la flexibilidad de la opción del software cuando los simuladores se acoplan independientemente, a condición de que se abren estos simuladores, ej. ellos pueden intercambiar data con software externo durante la simulación.El acoplador explícito e iterativo retardado está naturalmente bien adaptado para la comunicación a través de un interfaz abierto porque requieren relativamente una pequeña cantidad de información para ser intercambiada en cada iteración de equilibrio: a saber las condiciones de límite en las localizaciones del acoplador. El acoplador implícito también requiere un nivel íntimo de comprensión de la formulación y del algoritmo numérico de cada simulador que es acoplado. Se complica más a fondo si los modelos tienen diversas descripciones de la presión, volumen,temperatura(PVT) para sus líquidos. Por otra parte, cuando la simulación de yacimiento múltiple se acopla con el modelo implícito, ellos se fuerzan para tomar las mismas medidas de tiempo. Un esquema explícito del acoplador, por una parte, permite que cada yacimiento avance en el tiempo con su propio paso, conforme a la necesidad de sincronizar con cada uno a intervalos específicos. Otra ventaja de la metodología del acoplador de la interfaz abierta es la capacidad de moverse entre los modelos de alta y baja fidelidad de la simulación sin modificaciones al algoritmo del acoplador. Mientras los modelos de alta y baja fidelidad expongan el mismo interfaz al regulador, el algoritmo del acoplador no necesita distinguir entre ellos. Esto tiene un enorme efecto sobre la optimización de la producción y el debottlenecking. En un proceso de optimización, por ejemplo, el ingeniero puede de un modelo fino de la rejilla a un modelo de poder (proxy model) sin la preocupación de los detalles de diversos modelos.Se ilustra en este papel algunas de las funcionalidades que permite la integración del modelo de superficie-subsuperficie. El software de análisis del sistema de producción se utiliza para modelar las redes superficiales.

Aplicaciones

Yacimientos múltiples de petróleo negro que se acoplan a las redes de superficie, en el cabezal del pozo.Petróleo negro y yacimientos composicionales con producción global, inyección, y reinyección. El delumping de un pozo de petróleo negro en un pozo composicional.Tres ejemplos se presentan en este paper que ilustra las capacidades adicionales permitidas por una solución integrada, superficie/subsuperficie.Ejemplo 1: Dos modelos yacimiento (un modelo de petróleo negro y un modelo composicional) se juntan a un modelo de red superficial composicional. Un esquema delumping del petróleo negro se utiliza para convertir el pozo de petróleo negro en una corriente composicional. el acoplador yacimiento- red ocurre en el cabezal del pozo en el modelo de yacimiento de petróleo negro y modelo de yacimiento en el fondo del pozo composicional. El acoplador en el fondo del hoyo le permite a la red calcular la presión del pozo y los gradientes de temperatura, dando mayor exactitud que el uso de las tablas calculadas de antemano de la hidráulica del pozo. Ver Fig.2.-

Fig. 2. Example I: A representation of the network modelshowing the boundary nodes coupling at the wellbottomhole in the compositional reservoir model and at the well tubinghead in the black oil reservoir model.

Ejemplo II: varios escenarios de estrangulación se utilizan para probar la respuesta de un modelo de yacimiento acoplado a una red superficial de la tubería. Éstos demuestra que la meseta de producción puede ser extendida mientras se obedezca los límites del agua y el gas por ajustes selectivos de estrangulaciones que controlan la producción de los múltiples individuales. Ver Fig. 3.-

Fig. 3. Example II: Network configuration showing the
wells belonging to the three reservoirs.

Ejemplo III: Los diámetros de la estrangulación están dinámicamente regulados para limitar el cociente erosional de la velocidad dentro de la red seleccionada ramifica. Los pozos se abren de una coleta de la perforación siempre que la tarifa de producción del yacimiento este por debajo de un valor dado. Ver Fig. 4.-

Fig. 4. Example III: Network configuration.

Conclusiones

• El acoplador de los yacimientos múltiples que tienen diversas descripciones de PVT y de diversas localizaciones del acoplador a una red superficial se hace posible con el uso de un interfaz abierto combinado con una exacta funcionalidad del delumping del petróleo negro.
• La duración de la meseta de producción petrolífera puede ser extendida usando un ajuste avanzado de la estrangulación de la red técnica que apunta resolver un sistema de apremios de la producción del campo estrangulando en los múltiples individuales; el objetivo de la producción del campo se comparte entre los múltiples mientras que se predispone contra altos cores de agua y fraccines de gas