ReO – Software de Optimización de Producción
- Para ayudar en el diseño de nuevas capacidades de producción, tanto en concepto como en detalle.
- Para optimizar los sistemas de producción tan fuera de línea como en tiempo real.
- Para pronosticar el desempeño y crear perfiles de producción para escenarios alternativos de desarrollo.
ReO integra complejos cálculos de ingenierías, limitantes prácticas y parámetros económicos para determinar la configuración óptima. El mapa de aplicaciones a continuación ilustra el papel que juega ReO en los procesos aguas arriba.
ReO es un producto integrado con la capacidad de modelar todo el sistema de producción desde el reservorio hasta la planta de proceso. También es modular, permitiendo a los clientes configurar los módulos individuales para cumplir con requerimientos particulares del negocio. ReO es un nuevo enfoque dentro del modelado de producción, reemplazando los paquetes Nodales convencionales extensamente usados en la industria y extendiendo la capacidad del modelado y optimización de la producción hacia campos más complejos al tiempo que se incluyen los limitantes del mundo real.
El propósito del ReO es proveer una herramienta de software que pueda ser usada en todas las fases de la vida del campo, desde la planificación hasta el desarrollo y las operaciones, y para permitir que los ingenieros petroleros, de producción, facilidades y otros compartan el mismo modelo integrado del campo y ejecuten actividades críticas de análisis y diseño:
Objetivos
- Diseño conceptual en nuevos desarrollos
- Dimensionado, evaluación y selección de equipos
- Optimización de producción diaria, en o fuera de línea
- Detección/diagnósticos de problemas y cuellos de botella
- Pronósticos de producción
- Gerencia de reservorios
- Gestión de data
La lista de opciones actuales para el ReO es como sigue:
- ReO Base Module: este módulo es el resolutor básico y optimizador de la red requerido como bloque de construcción para todo el sistema.
- ReO Gas Lift: este módulo extiende la capacidad del sistema del módulo base para incluir capacidades de modelado y optimización de gas-lift.
- ReO Advanced Compressor: este módulo permite al usuario construir modelos detallados de compresores multi-etapas incluyendo modelado preciso de turbinas, cajas reductoras, reciclado de gas y uso de gas combustible.
- ReO Compositional: ReO puede operar en modo de Crudo Negro o Composicional, este módulo extiende el modelado de fluidos para incluir ecuaciones de estado de múltiples componentes.
ReO está basado en una tecnología de última generación en las áreas de modelado de fluidos, simulación, optimización y diseño de software para proveer las soluciones de ingeniería más precisas y económicas. Su flexibilidad permite a los ingenieros modelar desde el comportamiento de un solo pozo o tubería, hasta el modelo más complejo de campo con miles de pozos. Esta flexibilidad se combina con simplicidad y facilidad de uso.
Tecnología de Resolución de Red
La tecnología optimizadora de ReO está basada en técnicas de programación lineal secuencial.
Ya que la red es resuelta simultáneamente en vez de secuencialmente, como es el caso de las técnicas de análisis nodal, el sistema puede optimizar y simular tomando en cuenta metas, objetivos y limitantes en cualquier lugar de la red.
Una característica clave del ReO es que sirve como herramienta tanto de simulación como de optimización. La simulación determina las presiones, temperaturas y tasas de fluido dentro del sistema de producción mientras que la optimización determina la estrategia de producción más económica sujeta a las limitantes de ingeniería o de presupuesto. La capacidad de modelado económico inherente al ReO toma en cuenta los ingresos por ventas de hidrocarburos en conjunción con los costos de producción, para optimizar los ingresos netos del campo.
Otros beneficios incluyen:
- Escalabilidad: ReO puede resolver redes de miles de pozos de manera robusta y eficiente.
- Complejidad topológica: cualquier grado de complejidad puede ser manejado por el software, incluyendo lazos y ramales así como redes de distribución e inyección.
- Modelado de sistema total: las redes de inyección y producción pueden ser resueltas y optimizadas simultáneamente.
La lógica básica del resolutor se esquematiza en el siguiente diagrama de flujo.
Diagrama de Flujo del Método del Resolutor ReO Las redes de producción reales tienen limitaciones operativas y objetivos a ser cumplidos a lo largo de las mismas, a lo menudo en conflicto entre sí. ReO permite que dichas limitaciones y objetivos sean definidos en cualquier punto dentro del sistema asegurando que la solución optimizada calculada respete dichas limitantes tanto como sea físicamente posible. Abajo se ilustra una limitante típica delimitada.
Esquema Ilustrando una Limitante Delimitada
Este tipo de limitante podría ser fijada para asegurar que la presión operativa del separador sea mantenida dentro de una tolerancia requerida. En este caso, los 'límites' se consideran como límites 'duros'.
En el caso a continuación, se ha fijado un objetivo que tiene una penalización asociada con cualquier solución que se desvíe del objetivo.
Esquema de Objetivo y Funciones de Penalización Usadas en Reo Dentro de una Región VálidaMientras que los ejemplos previos permiten diferentes limitantes y metas, el manejo de los objetivos es a menudo para maximizar o minimizar una variable particular y ellos puede lograrse con un objetivo de maximización/minimización que el usuario puede especificar en ReO como se muestra:
Esquema de Control de Función de Objetivo Disponible en ReO
Cuando los pozos producen fluidos de diferente composición, la mezcla de los mismos se modela con exactitud dentro del sistema. La composición es reportada a todos los nodos en la red. Esto es altamente valioso en campos con diferentes composiciones de pozos.
La librería composicional en ReO contiene las características de 45 hidrocarburos y compuestos inorgánicos. Esta librería puede ser usada "como está" o editada para corresponder con la data medida en donde esté disponible. Un subconjunto seleccionado por el usuario de esta librería define los componentes que conformarán la descripción base de los fluidos en el sistema. El número de componentes escogidos depende de la calidad de la data y el detalla disponibles. El tiempo de cómputo también depende del número de componentes seleccionados.
Dichas descripciones son usadas en las ecuaciones de estado de Peng Robinson, Soave Redlich Kwong, Patel Teja ó Valderrama–Patel–Teja para calcular separaciones de fase precisas y propiedades de fluidos a lo largo de la red (se pueden usar ecuaciones de estado afinadas derivadas de otras fuentes en donde estén disponibles).
Diseño Orientado a Objetos
ReO ha sido desarrollado usando tecnologías orientadas a objetos. La base de datos integral orientada a objetos almacena toda la data del sistema de producción y configuración de la red junto con los resultados computados. La misma permite la creación, evaluación y fácil comparación de diferentes escenarios. La interfaz y modelos de ingeniería también son orientados a objetos. Este enfoque provee robustez y asegura una longevidad de la ingeniería, ya que la extensión del sistema para que maneje más modelos es algo directo.
Modelado Detallado de Pozos
ReO usa el programa WellFlo de eP para proveer modelos de pozos detallados y precisos. WellFlo es ampliamente usado y las inversiones hechas en su uso pueden ser aprovechadas por ReO sin esfuerzo adicional.
Esta herramienta de modelado de pozos puede manejar todo tipo de pozos de producción e inyección, permitiendo el modelado y afinación detallados que forman la base de los modelos completos de sistemas de producción.
Interfaz Gráfica de Usuario
Una característica clave del ReO es que todo el modelado y análisis se lleva a cabo a través de una Interfaz Gráfica de Usuario con capacidad "arrastre y suelte" manejada por ratón. Los modelos de sistemas de producción pueden ser construidos rápidamente y las facilidades de hoja de cálculo permiten un rápido ingreso de la data y visualización de la información. Una facilidad de sub-hoja anidada permite a los ingenieros "cambiar rápidamente" entre mayores niveles de detalles para evitar excesivas complejidades en pantalla para aquellos sistemas de producción de gran tamaño.
Captura de Pantalla Ilustrando la Interfaz Multi-Ventanas de ReOSe pueden importar mapas u otros diagramas para permitir que los modelos de producción sean correcta y rápidamente diagramados.
Modelos de Ingeniería
ReO no impone restricciones en la complejidad del sistema de producción más que las derivadas de las consistencia física y lógica. Por lo tanto, redes complejas con lazos, ramales, cruces, líneas de flujo paralelas y lazos de reciclado pueden ser modeladas sin limitaciones o excesivos tiempos de cómputo.
Hay disponibilidad de un rango de equipos o modelos de facilidades, desde correlaciones estándares de la industria con mínimos requisitos de ingreso de datos hasta los modelos más completos basados en especificaciones suplidas por los fabricantes. Esta flexibilidad permite a los ingenieros seleccionar el nivel correcto de detalles para la tarea a mano. Los modelos de equipos pueden ser extraídos de la red de producción, analizados y afinados en modo individual y luego reemplazados de vuelta dentro del modelo de red.
Las presiones, tasas de flujo y temperaturas son calculadas y reportadas en cada punto del sistema de producción usando modelado de presión-temperatura acoplado termodinámicamente.
La interfaz mostrada arriba ilustra un separador trifásico conectado a una red simple. La gráfica de las Estadísticas de Optimizador identifican las estadísticas del proceso de convergencia. La interfaz gráfica multi-ventana hace posible presentar el modelo y resultados a diferentes niveles de detalle permitiendo que los resultados sean revisados en forma resumida o a nivel de componentes.
Modelado de red ReO
ReO puede resolver cualquier complejidad de red de producción y ha sido aplicado a sistemas de crudo, gas y condensado.
Para redes de gas, ReO incluye una opción para ejecutar modelado detallado de las facilidades de compresión. Abajo se muestra una captura típica de pantalla de ReO de un campo de gas simple. Los detalles de las unidades compresoras en plataforma se muestran en una sub-hoja dentro de una ventana separada. También se muestran barras de herramientas flotantes usadas para crear la red.
Captura de Pantalla Ilustrando Red de Gas con Sub-hoja de Compresores
Los modelos de facilidades disponibles en ReO para redes de gas incluyen tuberías, (tanto variables como de diámetro fijo), válvulas de bloque, compresores estándares (modelo politrópico), intercambiadores de calor (inter-enfriadores), pozos de gas y condensado, sumideros (separadores, puntos de exportación y entrega de gas, quemadores o venteo), múltiples, enlaces (sin tuberías de pérdida de presión), bridas (sin limitaciones de flujo).
Las limitaciones de producción pueden ser definidas en cualquier punto dentro del sistema de producción en términos de presión y/o tasa de flujo junto con funciones de objetivos para maximizar y minimizar la tasa de flujo o presión en términos de ingresos por ventas y costos.
Modelado ReO de redes multifásicas
La Red Multifásica ReO extiende la funcionalidad de la Red de Gas ReO para incluir modelado de fluidos multifásicos. Incluye opciones para el modelado de pozos levantados artificialmente, incluyendo optimización de gas-lift, bombas y facilidades de separación multifásicas.
Varias correlaciones para modelar el flujo en las tuberías y otras facilidades están disponibles incluyendo las más comunes estándares de la industria.
La separación multi-etapas incluye un modelo de separador general, el cual calcula con precisión la separación trifásica crudo-agua-gas en las condiciones prevalecientes de presión y temperatura en el separador. Las etapas del separador pueden ser enlazadas en serie con válvulas de control de presión intermedias que permitan configuraciones diferentes. El proceso de separación permitirá el modelado del arrastre dentro de las corrientes de fluidos.
El gas de los separadores puede ser enlazado a la Red de Gas ReO en donde la compresión, el gas de levantamiento para producción de pozos o las tuberías de exportación de gas pueden ser modeladas. Ahora que estos productos han sido fusionados dentro de una misma aplicación, ReO permite que todo el sistema acoplado de producción sea simulado y optimizado.
Se pueden indicar limitantes para las tasas de flujo de gas, crudo y agua así como para el flujo líquido total. El modelo económico permitirá precios independientes tanto para el gas como para el crudo.
ReO es ya una tecnología establecida con un número creciente de usuarios alrededor del mundo. Las capacidades únicas de esta tecnología han sido demostradas en aplicaciones que van desde el diseño de campo hasta la optimización en tiempo real.
ReO es una nueva herramienta poderosa para maximizar el retorno que las compañías pueden obtener de sus activos a través de costos reducidos operativos y de levantamiento, así como mayor producción y ROI – precisamente los requerimientos de la industria hoy día.
Referencias
