Simulação do Escoamento Bifásico em um Poço de Petróleo como PVC

Apresentação em tema: "Simulação do Escoamento Bifásico em um Poço de Petróleo como PVC"— Transcrição da apresentação:

1 Simulação do Escoamento Bifásico em um Poço de Petróleo como PVC
Autor: Alex Furtado Teixeira

2 Tópicos Objetivo Motivação Descrição do problema
Inflow Performance Relationship (IPR) Solução numérica do modelo Resultados Conclusões Referências Anexo

3 Objetivo Desenvolver um simulador que permita calcular o perfil de pressão e temperatura ao longo de um poço de petróleo considerando um modelo simplificado do reservatório.

4 Motivação Auxiliar os engenheiros no dimensionamento de poços e linhas e no projeto do método de elevação artificial; Otimização da produção.

5 Descrição do Problema Escoamento Poço e Linhas: Pwh Qginj Separador
Reservatório Separador Pwh Qginj Pwf PR Escoamento Poço e Linhas: Escoamento Meio Poroso:

6 Inflow Performance Relationship (IPR)
Modelo de Vogel: Aplicado quando: Pwf ≤ Psat

7 Solução numérica do modelo
Para calcular o perfil de variação de pressão ao longo do poço ou linhas é necessário resolver uma equação diferencial ordinária (EDO), o que foi feito com o uso do solver ODE45 (método de Dormand-Prince) do Matlab.

8 Solução numérica do modelo
Problema de Valor de Contorno (PVC): Solução através de três estratégias de shooting: Bisseção; Interpolação linear; Secante.

9 Fluxograma do Algoritmo
q1 , q2 e Pwh Calcula Pwf1 e Pwf2 Pwf=IPR(q) Calcula perfil de pressão para (Pwf1,q1) e (Pwf2,q2) Calcula qn=(q1 + q2)/2 e Pwfn Calcula perfil de pressão para (Pwfn,qn) E = Pwhn – Pwh |E| > TOL E>0 q1 = qn q2 = qn FIM SIM NÃO ODE45 Fluxograma do Algoritmo TOL = 1e-2

10 Solução numérica do modelo
Método Equação Interpolação linear Bisseção Secante

11 Estudo de Caso: Parâmetro Valor Unidade Φ 90 ° L 6000 ft D (interno)
4,89 in API 29 - γG 0,86 Psat 2816 psia Ti 169 °F Tei ge 0,008 °F/ft U 1,01 qL 6290 STB/d BSW 8,3 % RGL 2300 ft3/STB IPR Parâmetro Valor Unidade PRES 239,9 kgf/cm2 qmax 1794 m3/d

12 Resultados Comparação entre estratégias de shooting: Bisseção

13 Resultados Comparação entre estratégias de shooting:
Interpolação Linear

14 Resultados Comparação entre estratégias de shooting: Secante

15 Resultados Comparação entre estratégias de shooting: Pwh [kgf/cm2] qo
[m3/d] Iterações Bisseção 30 1200,8 16 40 1091,5 50 976,46 14 Interpolação 19 15 Secante 6 7 8

16 Resultados Para demonstrar o potencial de aplicação do modelo desenvolvido, realizou-se uma análise de sensibilidade da produção em relação a três parâmetros operacionais: Diâmetro da coluna de produção; Pressão na cabeça do poço; BSW.

17 Diâmetro Nominal [pol]
Resultados Diâmetros comerciais de colunas de produção: Índice Diâmetro Nominal [pol] 1 2 3/8 2 2 7/8 3 3 1/2 4 5 4 1/2 6 7 5 1/2

18 Resultados:

19 Resultados:

20 Conclusões Este trabalho implementou um modelo para o cálculo do perfil de pressão e temperatura ao longo de um poço ou linha considerando o reservatório; Três estratégias de shooting foram testadas, sendo que o uso do método da secante foi o que apresentou melhores resultados; Uma análise de sensibilidade da produção de um poço em função de alguns parâmetros operacionais demonstrou o potencial de aplicação do modelo para auxiliar os engenheiros no processo de tomada de decisão.

21 Referências [1] Thomas, J. E., “Fundamentos da Engenharia de Petróleo”, Editora Interciência, [2] Beggs, H. D. and Brill, J. P., ”A Study of Two-Phase Flow in Inclined Pipes”, Journal of Petroleum Technology, Maio, 1973. [3] Alves, I. N., Alhanati, F. J. S. and Shoham, O., “A Unified Model for Predicting Flowing Temperature Distribution in Wellbores and Pipelines”, SPE Production Engineering, Novembro, 1992. [4] Whitson, C. H. and Brulé, M. R., “Phase Behavior”, SPE Monograph – Vol. 20. [5] Gilat, A. and Subramaniam, V., “Métodos Numéricos para Engenheiros e Cientistas”, Bookman, 2008. [6] Golan, M. and Whitson, C. H., “Well Performance”, Kluwer Academic Publishers, 1986. [7] Evaristo e Argimiro, “Material da disciplina COQ-862”.

22 Beggs & Brill [2]

23 Beggs & Brill Holdup em um duto horizontal
Holdup é definido como a razão entre o volume de um segmento de duto ocupado por líquido e o volume do segmento de duto (0 – 1). Holdup em um duto horizontal Fator de correção para inclinação HL(0) = f(padrão de escoamento, ...)

24 Beggs & Brill Mapa de Padrão de Escoamento
Determinar o padrão de escoamento!

25 Sem correção C=0, ψ=1 e HL ≠ f(Φ)
Beggs & Brill a b c Segregado 0,98 0,4846 0,0868 Intermitente 0,845 0,5351 0,0173 Distribuído 1,065 0,5824 0,0609 e f g h Segregado ascendente 0,011 -3,768 3,539 -1,614 Intermitente ascendente 2,96 0,305 -0,4473 0,0978 Distribuído ascendente Sem correção C=0, ψ=1 e HL ≠ f(Φ) Todos descendente 4,70 -0,3692 0,1244 -0,5056

26 Beggs & Brill

27 Beggs & Brill

28 Cálculo do perfil de temperatura
Para o cálculo do perfil de temperatura no poço e linhas, optou-se pelo uso da equação proposta por Alves, I. N. [3]:

29 Propriedades dos Fluidos

30 Propriedades dos Fluidos