Pipesoft-2TM
INTRODUÇÃO
O Pipesoft-2 é um simulador de fluxo de estado estável altamente sofisticado para
sistemas fluidos simples ou multifase. Ele utiliza soluções numéricas de
rigorosamente 64-bit, para as leis de fluxo de fluidos para simular o
comportamento das pressões, fluxo e temperatura, dentro dos dutos e dentro de
sistemas de produção ou de injeção, consistindo de poço comum e de
equipamento de superfície.
O Pipesoft-2 pode manipular problemas variando desde uma simples ligação de
duto até uma rede complexa com centenas de pontos de junção. As redes podem
ter ‘loops’ e/ou desvios transversais. O fluxo pode ser simples ou de fases
múltiplas. Ele dá suporte não para uma mas sim para três técnicas de solução de
redes. Isto permite aos engenheiros modelar uma variedade de configurações de
redes com facilidade e simultaneamente ao não tentar forçar uma solução técnica
em cada rede. O Pipesoft-2 também apresenta uma variedade de características
que o tornam uma ferramenta muito completa e robusta para uma modelagem
eficiente do sistema.
INFORMAÇÕES BÁSICAS
O módulo de cálculo para o Pipesoft-2 esteve em vários estágios de
desenvolvimento com a Chevron, por décadas. Ele foi continuamente melhorado
ao longo dos anos para permanecer atualizado com a tecnologia comprovada de
fluxo multifase e melhorar os solucionadores matemáticos internos. Numerosas
versões do programa foram entregues pela Chevron, e licenças foram vendidas
para muitas companhias, incluindo Saudi Aramco, PEMEX, Sohio Petroleum,
Mobil, Shell Oil, Bahrain Petroleum, Rogalansforshnig Research Institute
(Noruega), Texaco, etc. Adicionalmente, o programa é usado freqüentemente
internamente pela Chevron. Nós estimamos que a base total de usuários do
módulo de cálculo é, de maneira conservadora, de diversas centenas de
engenheiros!
O Pipesoft-2 é confiável e robusto. Ele está estreitamente associado com o
simulador interno de reservatórios da Chevron, o CHEARS ®**. Este sistema é
utilizado rotineiramente para modelar simultaneamente sistemas de campos de
petróleo completos. De acordo com a Chevron:
“... é absolutamente essencial que o simulador de facilidades seja
extremamente rápido, extremamente preciso e robusto. O Pipesoft-2 atinge
estes desafios.”
O Pipesoft-2 contém muitas características que simplesmente não são
encontradas nos produtos competidores. Algumas destas características incluem:
1. Habilidade para resolver redes usando três (não um) métodos para solução
de redes. Isto é por si próprio uma grande vantagem do Pipesoft-2. Note
que a maioria dos produtos competidores não podem resolver redes com
loops. Segundo o nosso conhecimento, alguns que podem fazê-lo,
oferecem somente um método de solução de rede. A experiência tem
demonstrado que diferentes redes (ou freqüentemente até mesmo, a
mesma rede com diferentes condições de limites) algumas vezes não pode
ser resolvido por somente um método de solução.
2. Um GUI realmente fácil de usar. Esta característica, por si só, é um
determinante chave de quão efetivamente os seus engenheiros poderão
usar um programa.
3. Habilidade para apresentar resultados a nível de sistema resultando em
códigos de cores. Isto é uma característica extremamente importante
quando se chega ao desenvolvimento de um bom visual, “aspecto de
engenheiro” para a(s) rede(s) que estão sendo estudadas.
4. Permitir fluxo simultâneo em tubos e em tubos-revestimentos anulares.
CARACTERÍSTICAS DO Pipesoft-2
O Pipesoft-2 possui inúmeras características que o tornam uma poderosa
ferramenta para ‘design’ e para análises. Ele é um programa muito completo de
engenharia em termos de suas capacidades. Além disso, ele foi projetado para ser
fácil para apreender. Isto, junto as suas fortes saídas de apresentação, fazem o
Pipesoft-2 realmente se sobressair da multidão dos simuladores difíceis de serem
rodados, muitos dos quais não podem resolver ‘loops’ complexos e oferecem
somente um método para solução da rede.
Saídas Gráficas e de Texto
O Pipesoft-2 é uma aplicação para MS Windows TM e ele oferece duas maneiras
para o usuário introduzir os dados. Uma é a de introduzir os dados a partir de um
arquivo de texto, o que é muito rápido e conveniente para os especialistas em
Pipesoft-2. A outra é a introdução de dados através de uma completa interface
gráfica, que é muito simples de usar e fácil de ser manejada por usuários novos. A
facilidade de uso é uma característica chave que coloca o Pipesoft-2 aparte em
relação a outros simuladores que são difíceis para serem manipulados.
Figura 1: Tela inicial do Pipesoft-2
Tipos / Propriedades dos Fluidos
O Pipesoft-2 pode modelar o seguinte:
•
•
•
•
•
•
•
‘Black Oil’ (óleo multi-fase, água, e gás)
Condensado (condensado multi-fase, água , e gás)
Vapor (água multi-fase e vapor d’água)
CO2
Fase única, gás e fluido
Composto (duas equações de estado; permite um ajuste fino nos
parâmetros de EOS; permite o uso de múltiplos componentes hipotéticos).
Fluidos Não-Newtonianos
Opções de Cálculos
O Pipesoft-2 executa dois tipos básicos de cálculos: para um fluxo de ligação
simples ou para um fluxo de rede. Uma corrente de fluxo simples é a combinação
de um ou mais dispositivos, conectados em série, através dos quais o fluido pode
fluir. Esta combinação de um ou mais dispositivos é chamado de ligação. A
simulação de uma corrente de fluxo simples envolve somente uma ligação. Abaixo
estão algumas das possibilidades típicas usadas numa simulação de corrente de
fluxo simples:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Calcular a perda de pressão num poço ou num duto.
Calcular a taxa de fluxo para uma perda de pressão conhecida.
Encontrar a capacidade do poço tendo a pressão da cabeça do poço ou da
saída da linha de fluxo.
Calcular tamanho de tubos, revestimento e dutos.
Calcular os índices de produtividade do poço (teste de poço).
Previsão de produção de poço individual.
Análise de bombas submersíveis.
‘Design’ e análise de elevação com gás (quatro opções).
Análise de Poço (tipo nodal).
Fluxo ascendente simultâneo através de tubos e revestimento (aplicações
de tubos helicoidais).
Auto calibração, usada para encontrar a melhor correlação de perda de
pressão (vertical ou horizontal) que coincida pressão medida versus dados
de profundidade. Permite múltiplas taxas.
Uma rede é qualquer combinação bifurcada ou paralela de múltiplas ligações de
fluxo. O Pipesoft-2 modela rigorosamente até mesmo redes complexas com
‘loops’.
Figura 2: Desenho do Pipesoft-2 de uma rede com ‘loops’.
Abaixo são apresentadas algumas análises que podem ser conduzidas usando a
simulação de redes:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Modelagem de sistemas de coleta existentes para localizar gargalos no
sistema.
Determinação do efeito das condições do separador sobre a capacidade do
sistema.
Determinação do efeito global das modificações do sistema planejado.
Melhorias do projeto de novos sistemas pela rápida avaliação da resposta
da rede sobre várias condições.
Modelagem de uma corrente ou injeção de gás para dentro do reservatório
(modela tanto as facilidades de superfície como o poço.).
Alocação da produção total conhecida do sistema para poços individuais.
Estudo do efeito da injeção de gás num poço com válvula de elevação por
gás.
Projetando sistemas de segurança tais como sistema de água para
incêndio ou um sistema de alívio do ‘flare’.
Previsão dos tamanhos de ‘slug’ e a quantidade de líquidos arrastados pelo
‘pig’ para dimensionar um ‘slug catcher’.
No Pipesoft-2, estão disponíveis três técnicas para solução de redes:
•
•
•
DYNER – O procedimento de Redução Dinâmica da Rede.
PBAL – Procedimento Newton-Raphson; calculando as pressões residuais.
QBAL – Procedimento Newton-Raphson; calculando os fluxos residuais.
Dependendo da estrutura de um sistema de rede e das condições operacionais,
uma técnica poderá ter desempenho melhor que as outras. Por exemplo, para
sistemas de coleta em árvore – que são freqüentemente encontrados no campo –
o método DYNER é utilizado. O DYNER converge mais rapidamente que o PBAL
a o QBAL, sem sacrificar a precisão, mas não pode manipular ‘loops’. O PBAL é
um método de uso geral rápido, poderoso e robusto que pode resolver ‘loops’
complexos, mas simplesmente não pode manipular muitas situações especiais.
Existem muitos problemas nos quais o QBAL trabalha melhor. Exemplo disto são
os casos onde o delta-P é pequeno em relação ao delta-Q, ou quando reguladores
de pressão estão presentes antes/depois, etc. As diferentes técnicas de soluções
trabalham bem sob diferentes situações. A disponibilidade de 3 métodos é uma
das características mais fortes e úteis do Pipesoft-2.
Previsão de Produção
O Pipesoft-2 permite a previsão da produção futura usando a análise da Curva de
Declínio Fetkovich Convencional. Esta característica permite a previsão de futuras
taxas de fluxo e de tempos a diferentes pressões declinantes de reservatório
especificadas pelo usuário. As curvas de declínio podem ser importadas (p.e.
usando OilWat/GasWat) ou podem ser geradas pelo programa usando dados de
produção cumulativos.
Estudo de Caso
O Pipesoft-2 permite que você crie até 15 casos de estudo num modelo rodado.
Esta opção pode ser usada para qualquer tipo de fluido e qualquer configuração.
Esta opção executa uma “análise de sensibilidade” e é usada para comparar uma
mudança nos parâmetros do caso básico. Por exemplo, você pode modificar o
diâmetro de um dutos múltiplas vezes desde que este duto foi usado no caso
básico. Entretanto, você não pode modificar o tipo de fluido. Por exemplo, quando
você está modelando um poço com fluido ‘blackoil’, você não pode mudar o caso
em estudo para modelar vapor. Mas você tem permissão para modificar os
parâmetros (p.e., gravidade do óleo) que existem no caso básico.
Virtualmente qualquer parâmetro que for introduzido pode ser sensibilizado, e
parâmetros múltiplos podem ser modificados em cada caso. Adicionalmente,
todos os resultados dos casos de estudo são apresentados numa maneira que
facilita a comparação dos vários parâmetros tanto a nível de ligação como a nível
de rede.
Segurança de Fluxo
Escala, deposição de hidrato, velocidade erosiva e velocidades de descarga estão
incluídos no modulo de segurança do Fluxo.
Tabelas de Fluxo
O Pipesoft-2 pode gerar automaticamente e armazenar um conjunto de tabelas de
pressão-fluxo em função de relações variáveis de gás líquido. Esta característica
reduz o tempo para a solução de forma dramática em simulações de redes
complexas envolvendo cálculos de composição. Ele também pode gerar tabelas
de fluxo na forma invertida, necessárias para simuladores de reservatório para
descrever a performance do furo de sondagem, e também por nosso software de
balanço de materiais OilWat/GasWat, quando calculando pressões futuras.
Conexão com programas IHS
O Pipesoft-2 fornece a ligação com nossos programas de produção PERFORM e
SubPUMP, nosso pacote de propriedades de fluidos PVTLIB e de balanço de
materiais OilWat/GasWat. Os dados de produção de poço (principalmente taxa de
fluxo versus pressão e mudança de temperatura do reservatório até a superfície)
podem ser criados em PERFORM e usados em Pipesoft-2 como um poço único +
ligação por linha de fluxo, através do dispositivo ‘P versus Q’. Usando SubPUMP,
os usuários podem criar arquivos de dados de bombeamento (cabeça versus taxa
de fluxo) para qualquer bomba e exportá-los para o Pipesoft-2. Do
OilWat/GasWat, podem ser exportados os dados de produção cumulativa ou da
curva de Declínio. Finalmente, as tabelas PVT podem ser criadas em PVTLIB e
importadas do Pipesoft-2.
Correlações de Perda de Pressão
O Pipesoft-2 oferece os métodos mais amplamente usados para cálculos de perda
de pressão para fase simples e para multifase. Uma lista parcial destes métodos
inclui Gray, Hazen-Williams, Beggs-Brill, Hagedorn-Brown, Weymouth, Fluxo
Fundamental, Orkiszewski, TUFFP Mecanística, Chokshi, etc.
Transferência de Calor
Os cálculos de transferência de calor são sempre executados automaticamente
usando valores introduzidos pelo usuário do coeficiente (U) de transferência total
de calor. Caso U não seja conhecido, também poderão ser feitos cálculos
detalhados de transferência de calor e U será calculado internamente baseado em
dados adicionais introduzidos pelo usuário. Canos e dutos podem ser expostos ao
ar, a água ou enterrados no subsolo. Os tubos podem conter gás ou líquido no
anular. Além da convexão livre / forçada e dos termos de condução, a radiação
também pode ser considerada ao calcular o U para um duto.
O Pipesoft-2 resolve todo o balanço energético – tanto pressão como temperatura
são considerados a cada passo de cálculo. Isto é feito mesmo para redes em
‘loop’ (uma limitação da maioria dos demais simuladores de rede) e qualquer tipo
de fluido. Os cálculos de transferência de calor também podem ser evitados com a
introdução de dados do usuário sobre temperaturas dos fluidos.
Dispositivos
O Pipesoft-2 suporta os seguintes dispositivos:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Tubos de sondagem
Anulares (tubos)
Duto de Superfície
Compressor
Bomba (superfície, dentro do poço)
‘Riser’
Estrangulador
Válvula de elevação por gás
Regulador de Pressão corrente acima/abaixo
Válvula de Verificação
Separador
Unidades Amine/Refrigeração
Trocador de calor e resfriador
Numerosos adicionais (válvulas, dobras, etc.).
Figura 3: tela de entrada mostrando alguns dos dispositivos disponíveis.
Unidades
Estão disponíveis tanto os sistemas de unidades americanos com SI. Além disso,
o usuário pode mudar de um sistema para outro nos casos existentes.
Saída de Texto e Gráficas
Os resultados dos cálculos são reportados de duas maneiras. Além dos relatórios
formatados em arquivos de texto, o Pipesoft-2 também fornece saídas gráficas.
Para ligações simples, estão disponíveis dois conjuntos de gráficos. O primeiro se
relaciona com o nível de detalhe da ligação (como descrito acima para ligações
simples). O segundo conjunto de gráficos trata da rede toda. Clicando num botão,
você poderá ver o código de cores para pressões ao longo da rede. Algumas
apresentações são animadas para mostrar o comportamento do fluxo. De maneira
semelhante, você pode obter gráficos a nível de sistema para outros parâmetros.
Esta visualização de saída é uma forma poderosa para um engenheiro praticante
para desenvolver um bom sentimento de sua rede sem ter que passar as páginas
dos números.
Para trabalhos de rede, os relatórios estão disponíveis como relatório Rede
(dados totais de pressão/taxa por nó e ligação), relatório de poço, relatório
resumido de dispositivo e pressões/taxas detalhadas através de cada ligação.
Figura 4: Uma tela de resultados mostrando a distribuição de pressão a nível de sistema
numa rede.
LIGAÇÕES COM O SIMULADOR DE RESERVATÓRIO
A IHS Energy pode avaliar possíveis ligações com seus simuladores de
reservatório. De fato, a Chevron já ligou o Pipesoft-2 com o seu simulador de
reservatório (CHEARS ®**). Uma descrição deste procedimento está publicada no
número de abril de 2001 do Avaliação e Engenharia de Avaliação de Reservatório
SPE (Avanços em Simuladores de Rede Firmemente Acoplados de Reservatório /
Sondagem / Superfície*).Ou, procure o SPE 71120.
MÓDULOS
Nós entendemos que o Pipesoft-2 é muito completo no seu escopo e que você
possa estar interessado somente numa quantidade limitada da funcionalidade que
ele oferece. Caso você deseje uma cotação para módulos limitados, tais como,
somente ligações simples ou somente para correntes de gás, por favor entre em
contato conosco.
TREINAMENTO
Um treinamento de 2 dias para o Pipesoft-2 está incluído no preço de aquisição. O
foco aqui está no uso do programa Pipesoft-2. O treinamento é feito nos
escritórios da IHSE em Houston. As datas de treinamento são usualmente
indicadas no site da internet da IHSE. Clientes atuais podem contatar a IHSE para
discutir cursos de treinamento alternativos com Pipesoft-2 no local do cliente.
MANUAIS E AJUDA
O Pipesoft-2 vem acompanhado de dois manuais completos. O primeiro é um
manual de referência técnico e manual do usuário para engenheiros que preferem
utilizar a entrada do tipo palavra chave. O segundo é um manual do usuário para
engenheiros que preferem usar a GUI (Interface Gráfica de Usuário). Ele contém
mais de 36 casos de estudo explicados pelo uso de 56 problemas exemplo. A
AJUDA ‘on-line’ está incluída.
Informações para Contatos:
Edison Gil, MSc.
Gerente de Desenvolvimento de negócios
IHS Energy
18333 Preston Road Suite 300
Dallas, TX 75252
Phone: 972-705-0414
Mobile: 469-387-1245
[email protected]
www.ihsenergy.com/psg
Alexandre Fernandes
Presidente
Petroinfo Consultoria S/C Ltda.
Rua Ary Nogueira, 186 - Petrópolis - RJ
CEP.: 25720-010
Tel.: 24- 2237-3697 ou 24-9262-8745
[email protected]
www.petroinfo.com.br