Resumen
Se describe y aplica un algoritmo basado en el concepto de regiones de confianza en la optimización de sistemas de producción de gas. El problema de optimización se establece considerando que un sistema de producción de gas dado debe producir de manera óptima la cantidad suficiente para satisfacer una demanda. El sistema de producción se describe utilizando dos unidades conceptuales:pozo y manifold. Así, el algoritmo propuesto realiza la simulación del proceso para determinar la producción de gas para una topología previamente fijada de pozos interconectados a través de los manifolds. Los pozos y manifolds se modelan rigurosamente lo que resulta en un sistema de ecuaciones no-lineales. Las propiedades termodinámicas son calculadas con ecuaciones de estado cúbicas. La evidenciade los resultados obtenidos muestra la bondad del algoritmo propuesto.
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Abstract
An algorithm based on the concept of confidence regions is described and applied in the optimization of gas production systems. The problem of optimization is established considering that a given gas production system should optimally produce enough quantity to satisfy a demand. The production system isdescribed using two conceptual units: well and manifold. In this way, the proposed algorithm carries out the simulation of the process to determine the production of gas for a previously fixed topology of wells interconnected through manifolds. The wells and manifolds are rigorously modeled so that a system of non-linear equations is obtained. The thermodynamic properties are calculated using cubicequations of state. Numerical evidence of the results shows the goodness of the algorithm proposed.
Keywords: confidence region, gas production systems, optimization, gas wells, cubic equations of state
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INTRODUCCIÓN
El petróleo es un recurso finito y escaso del cual la sociedad moderna depende fuertemente. Por esta razón, el racionalizar y optimizar su producción y consumo es necesariopara hacerlo mas seguro, eficiente y económico. Como resultado, la complejidad de los sistemas de producción de gas representa un reto único que se debe resolver. El problema se describe como un número de campos conteniendo varios yacimientos en donde varios pozos han sido perforados o pueden perforarse ya sea para producción o para inyección. La producción del gas de los pozos se concentra en lasplataformas desde donde el gas es transportado a los puntos de venta o almacenamiento. Las facilidades en la superficie son también incluidas lo que genera una interconectividad aún mayor.
El propósito principal del ingeniero petrolero es maximizar la recuperación de gas y mantener su producción dentro de los límites técnicos y económicos. Las metas son difíciles de lograr debido a que el plan deproducción de un sólo pozo involucra varias etapas. Los intentos para optimizar la producción del petróleo han evolucionado en diferentes direcciones. Considerando sólo el yacimiento, el problema de optimización implica un análisis del sistema de producción-inyección donde los parámetros geológicos pueden llegar a ser importantes. El área de inteligencia artificial es una técnica fértil paraincrementar la producción.
Por otro lado, se ha observado que un programa específico de actividades es típicamente demandado en la planeación de la producción. Este análisis conduce naturalmente al establecimiento de un programa de optimización de múltiples períodos. La programación lineal (PL) ha sido muy usada para resolver problemas de planeación de algunas operaciones coordinadas en la produccióndel petróleo (Garvin et al., 1957; Lee y Aronofsky, 1958). La simulación del proceso con modelos no-lineales fue combinada apropiadamente con la PL (Eeg y Herring, 1997). Recientemente, la PL mixta-entera usando períodos múltiples ha sido usada en planeación de la inversión y operación de sistemas de producción de petróleo (Iyer et al., 1998). Ellos aplican también aproximaciones lineales a cada…