SUPERFICIE

Red de superficie

Redes de recolección construidas sobre los mismos pozos y el mismo fluido, resueltas y optimizadas en conjunto. Dibuje la red, resuélvala con lazos y flujo inverso, y luego asigne el gas de levantamiento y ajuste los estranguladores según las restricciones en cualquier nodo.

Balance de masa en cada nodo
10⁻⁹
Contabilidad del gas con gas lift, de la formación a la venta
10⁻⁶
Resuelto directamente, con flujo inverso permitido
Lazos
Tablas de resultados en CSV: nodos, ramas y pozos
3
Lienzo de la red de superficie de Converge: pozos con gas lift y con flujo natural que confluyen en manifolds, una línea troncal hacia el separador y la exportación de gas; cada nodo muestra la presión y los caudales de petróleo, gas y agua.
La red de recolección de ejemplo: seis pozos, dos manifolds, una línea troncal, el separador y la exportación de gas, resuelta en 18 iteraciones.

QUÉ HACE

Pozos, tuberías e instalaciones en una sola resolución

Una red de superficie determina cuánto pueden entregar los pozos cuando comparten tuberías, manifolds y un separador. Converge resuelve la red en estado estacionario por Newton-Raphson sobre las presiones de los nodos y los caudales másicos con signo de las ramas: balances de masa en cada nodo, una ecuación de presión por rama, y también el reparto de petróleo, gas y agua balanceado.

Como los caudales de las ramas llevan signo, las redes con lazos y el flujo inverso se resuelven sin tratamiento especial. La búsqueda lineal, los límites de paso y un piso de presión mantienen estable la solución, y cuando falla, Converge indica el peor nodo y la peor rama y da la causa física probable en lugar de un error escueto.

Los pozos usan su propio aporte y su propia tubería de producción sobre el fluido del proyecto, así que un cambio en la presión del separador afecta a todos los pozos. El gas se contabiliza desde la formación hasta la venta, incluido el gas de levantamiento reciclado desde el separador, y el optimizador asigna el gas de levantamiento por igualdad de pendientes o ajusta los estranguladores según las restricciones que usted defina en cualquier nodo.

De un vistazo

  • Newton-Raphson sobre las presiones de los nodos y los caudales másicos de las ramas
  • Redes con lazos y flujo inverso
  • Tuberías con Beggs y Brill y las correcciones de Payne
  • Perfiles de elevación en terreno ondulado
  • Estranguladores de Gilbert, Ros, Baxendell y Achong
  • Compresores politrópicos según GPSA Sección 13
  • Separadores y sumideros a presión fija
  • Pozos con IP, Vogel, Fetkovich y contrapresión
  • Verificación de velocidad erosional según API RP 14E
  • Contabilidad del gas desde la formación hasta la venta
  • Asignación del gas de levantamiento por igualdad de pendientes
  • Restricciones de caudal y de presión en cualquier nodo

CAPACIDADES CLAVE

El solucionador, los equipos y el optimizador

Solucionador

Una solución de Newton que maneja topologías de red reales y explica por qué cuando no logra converger.

  • Newton-Raphson sobre las presiones de los nodos y los caudales másicos con signo de las ramas
  • Balance de masa en cada nodo, una ecuación de presión por rama
  • Reparto de petróleo, gas y agua balanceado en cada nodo
  • Retroceso de Armijo, límites de paso y un piso de presión de 14,7 psia
  • Sin flujo inverso a través de compresores
  • Los fallos indican el peor nodo y la peor rama, con la causa física

Tuberías

Flujo multifásico a lo largo de trazados reales, no de líneas planas.

  • Beggs y Brill (1973) con el mapa de patrones de flujo revisado
  • Correcciones de Payne opcionales
  • Perfiles de elevación en terreno ondulado, integrados con RK2
  • Temperatura de salida fija, o aproximación exponencial a la temperatura ambiente con un coeficiente de transferencia de calor
  • Perfil de presión a lo largo de cualquier trayectoria

Estranguladores, compresores y separadores

Los equipos entre los pozos y el punto de exportación.

  • Estranguladores de Gilbert, Ros, Baxendell y Achong en flujo crítico
  • Caída de presión fija o estranguladores totalmente abiertos
  • Compresor centrífugo politrópico según GPSA Sección 13
  • Aumento fijo, relación o potencia, con interenfriamiento multietapa
  • Separadores y sumideros a presión fija, con salidas de gas, líquido, petróleo y agua

Pozos en la red

Cada pozo tiene su propio aporte y su propia tubería de producción sobre el fluido del proyecto.

  • Aporte por IP, Vogel compuesto, Fetkovich o contrapresión de gas
  • Tubería de Beggs y Brill o una tabla VLP importada
  • Gas lift a una profundidad de inyección
  • Estrangulador de cabeza en cada pozo

Contabilidad e integridad del gas

Adónde va cada pie cúbico estándar de gas y dónde la velocidad es demasiado alta.

  • Gas de formación, de levantamiento, llegado, reciclado y de venta, balanceados
  • Velocidad erosional según API RP 14E en cada línea, C = 100 por defecto
  • Restricciones de caudal máximo de petróleo, gas, agua o líquido, o de presión mínima, en cualquier nodo

Optimización

Asigne el gas de levantamiento y ajuste los estranguladores según las restricciones.

  • Asignación de gas de levantamiento por igualdad de pendientes (Kanu, Mach y Brown 1981) sobre la envolvente cóncava de cada pozo
  • Verificado frente a una búsqueda exhaustiva en malla
  • Presiones de manifold realimentadas a través del lazo de la red
  • Objetivo opcional de valor neto: netback del petróleo menos el manejo del agua y el costo del gas de levantamiento
  • Reducción de estranguladores basada en reglas con bisección, y precios sombra en las restricciones activas

FLUJO DE TRABAJO

De un boceto a una red optimizada

  1. Dibuje la red

    Agregue pozos, fuentes, uniones, separadores, sumideros y un manifold de gas lift, y arrástrelos para conectarlos.

  2. Defina los pozos

    Aporte, tubería de producción, estrangulador y levantamiento para cada pozo, inicializados a partir del fluido del proyecto.

  3. Defina instalaciones y restricciones

    Presiones de separador, compresores y límites de caudal o de presión en cualquier nodo.

  4. Resuelva

    Resuelva automáticamente mientras edita, o bajo demanda, y lea presiones y caudales sobre el lienzo.

  5. Optimice

    Asigne el gas de levantamiento para obtener el máximo de petróleo o de valor neto, o ajuste los estranguladores para respetar las restricciones.

  6. Exportar

    Descargue los resultados de nodos, ramas y pozos en CSV.

VALIDACIÓN

Balances que cierran exactamente

Cada resolución se verifica en cuanto a conservación: la masa en cada nodo y el gas desde la formación hasta la venta cuando el gas de levantamiento se recicla a través del separador.

VerificaciónReferenciaConvergeTolerancia
Balance de masa en cada nodo (V29)Masa entrante igual a masa salienteCierra10⁻⁹
Contabilidad del gas con gas lift (V30)Gas de formación más gas de levantamiento igual a gas llegado; gas de venta igual a gas de formaciónCierra10⁻⁶

La red aún no tiene una comparación externa con otra herramienta de redes; la página de benchmarks lo indica. Por debajo del flujo crítico, el estrangulador usa una corrección de suavizado que la aplicación marca como no verificada.

ENTRADAS Y SALIDAS

Qué entra y qué sale

Entradas

  • Topología de red: pozos, uniones, separadores, sumideros, compresores
  • Longitudes, diámetros, rugosidad y perfiles de elevación de las tuberías
  • Aporte del pozo, tubería de producción, estranguladores y gas lift
  • Presiones de separador y restricciones
  • Fluido del proyecto

Salidas

  • Presión, temperatura y caudales en cada nodo y cada rama
  • Perfil de presión a lo largo de cualquier trayectoria
  • Relación de velocidad erosional por línea
  • Contabilidad del gas desde la formación hasta la venta
  • Asignación del gas de levantamiento y ajuste de estranguladores

Exportaciones

  • network-nodes.csv
  • network-branches.csv
  • network-wells.csv
  • network.solve mediante la API REST y MCP

PREGUNTAS FRECUENTES

Red de superficie: preguntas frecuentes

¿El solucionador de red maneja lazos?

Sí. Los caudales de las ramas llevan signo, así que las redes con lazos y el flujo inverso se resuelven sin tratamiento especial.

¿Qué correlación de flujo en tuberías usa la red?

Beggs y Brill (1973) con el mapa de patrones de flujo revisado y correcciones de Payne opcionales, a lo largo de perfiles de elevación en terreno ondulado.

¿Cómo se asigna el gas de levantamiento?

Por igualdad de pendientes sobre la curva cóncava de levantamiento de cada pozo (Kanu, Mach y Brown, 1981), verificada frente a una búsqueda en malla, o por valor neto usando el netback del petróleo, el manejo del agua y el costo del gas de levantamiento.

¿Qué ocurre cuando la red no converge?

Converge indica el nodo y la rama con el mayor residuo y da la causa física probable, por ejemplo un pozo que no puede fluir contra la presión del manifold.

¿Se ha comparado la red con otras herramientas?

Todavía no. Los balances de masa y de gas cierran a 10⁻⁹ y 10⁻⁶, y la página de benchmarks indica que la comparación externa está pendiente.

Resuelva su sistema de recolección junto con sus pozos.