Multi-phase flow prediction in crude collection systems: description of requirements

For the last 60 years, many authors have studied the behavior of multiphase flow in pipelines. An extensive number of correlations and models exist in the literature for the evaluation and prediction of pressure gradients, flow patterns, liquid holdup, and fluid properties. The reliable calculation of scenarios from a detailed and rigorous model, guarantees the success of the operation. Decision making without prior knowledge of the various models involved in the prediction of flow behavior, leads to inadequate estimates, and unnecessary expenditures on human resources and computation. This happens in many occasions due to the lack of knowledge regarding the parameters affecting the hydraulic models, and to the lack of a methodology to model these profiles, which allows proposing situations that respond to the events for their respective prediction. This paper presents a review of the most relevant methods in the petroleum industry to characterize multiphase flow. A general methodology for an appropriate use of the various commercially available steady-state simulators is also proposed.Keywords: Flow Assurance, Multiphasic Flow, Stable state.Durante los últimos 60 años numerosos autores se han dedicado al estudio del comportamiento de flujo multifásico en tuberías. En la literatura existe un extenso número de correlaciones y modelos para la predicción y evaluación de gradientes de presión, patrones de flujo, holdup de líquido, y propiedades del fluido. El cálculo fiable de escenarios a partir de un modelo detallado y riguroso, garantiza el éxito de la operación. La toma de decisiones sin un conocimiento previo de los diversos modelos involucrados en la predicción del comportamiento de flujo, ocasiona estimaciones inadecuadas, y gastos innecesarios en recurso humano y de cómputo. Esto ocurre en muchas ocasiones debido a la falta de conocimiento de los parámetros que afectan los modelos hidráulicos, y a la inexistencia de una metodología que modele estos perfiles; con el fin de posteriormente poder predecir su comportamiento de forma acertada. En este trabajo se presenta una revisión de los métodos más relevantes en la industria del petróleo para caracterizar el flujo multifásico. Además, se propone una metodología general para el uso apropiado de los diversos simuladores en estado estable que existen comercialmente.Palabras Clave: Aseguramiento de Flujo, Flujo Multifásico, Estado Estable

Predicción de flujo multifásico en sistemas de recolección de crudo: descripción de requerimientos

For the last 60 years, many authors have studied the behavior of multiphase flow in pipelines. An extensive number of correlations and models exist in the literature for the evaluation and prediction of pressure gradients, flow patterns, liquid holdup, and fluid properties. The reliable calculation of scenarios from a detailed and rigorous model, guarantees the success of the operation. Decision making without prior knowledge of the various models involved in the prediction of flow behavior, leads to inadequate estimates, and unnecessary expenditures on human resources and computation. This happens in many occasions due to the lack of knowledge regarding the parameters affecting the hydraulic models, and to the lack of a methodology to model these profiles, which allows proposing situations that respond to the events for their respective prediction. This paper presents a review of the most relevant methods in the petroleum industry to characterize multiphase flow. A general methodology for an appropriate use of the various commercially available steady-state simulators is also proposed.Keywords: Flow Assurance, Multiphasic Flow, Stable state.Durante los últimos 60 años numerosos autores se han dedicado al estudio del comportamiento de flujo multifásico en tuberías. En la literatura existe un extenso número de correlaciones y modelos para la predicción y evaluación de gradientes de presión, patrones de flujo, holdup de líquido, y propiedades del fluido. El cálculo fiable de escenarios a partir de un modelo detallado y riguroso, garantiza el éxito de la operación. La toma de decisiones sin un conocimiento previo de los diversos modelos involucrados en la predicción del comportamiento de flujo, ocasiona estimaciones inadecuadas, y gastos innecesarios en recurso humano y de cómputo. Esto ocurre en muchas ocasiones debido a la falta de conocimiento de los parámetros que afectan los modelos hidráulicos, y a la inexistencia de una metodología que modele estos perfiles; con el fin de posteriormente poder predecir su comportamiento de forma acertada. En este trabajo se presenta una revisión de los métodos más relevantes en la industria del petróleo para caracterizar el flujo multifásico. Además, se propone una metodología general para el uso apropiado de los diversos simuladores en estado estable que existen comercialmente.Palabras Clave: Aseguramiento de Flujo, Flujo Multifásico, Estado Estable

Caracterización y mitigación del flujo intermitente en sistemas de recolección multifásicos bajo condiciones dinámicas

Challenges associated to multiphasic fl ow are as old as the petroleum industry itself. In many oil and gas fields with multiphasic flow lines, production instability due to severe slugging is their main flow assurance issue. In Colombia, the previous works on this matter are rather limited. There are strong reasons to presume the existence of flow assurance issues related to severe slugging in many national fields. The main purpose of this article is to perform a technical compliance of the most relevant studies related to severe slugging in the Oil and Gas industry operations, which allows to set basis for further works in this area, addressing the matter in the national context. This paper contains a state-of-the-art review on severe slugging, intermittent flow, their characteristics, and a thorough revision of the existing numerical simulation methods in literature. in addition, this document proposes a methodology for the realization of similar studies, and a discussion of mitigation strategies and their application on field operations.Los desafíos asociados al flujo multifásico son tan antiguos como la industria del petróleo. en muchos campos de crudo y gas con líneas de flujo multifásico, la inestabilidad de la producción debido a la presencia de flujo intermitente es el principal problema de aseguramiento de flujo. En Colombia, los antecedentes de investigaciones de este tipo son escasos, por consiguiente se plantea la necesidad de realizar estudios similares en nuestro territorio. existen razones para creer que diferentes campos nacionales presentan problemas de aseguramiento de flujo relacionados con el flujo intermitente. el objetivo de este artículo es realizar una recopilación teórica de los estudios principales relacionados con el flujo intermitente en operaciones de la industria de Petróleo y Gas, que permita sentar las bases para trabajos posteriores en el área, con respecto a esta temática en el ámbito nacional.  Este trabajo detalla un estado del arte sobre el flujo intermitente, sus características y una revisión exhaustiva de los métodos de simulación existentes en la literatura. adicionalmente, plantea una metodología para realizar estudios de este tipo de flujos, al igual que una discusión sobre posibles estrategias de mitigación y su aplicación en campo

Modelo numérico para el análisis y el diseño de redes de tubería para flujo bifásico

A new algorithm for analyzing biphasic flow in collection networks is presented. This algorithm is based on the current resolution of the hydraulic variables, being a modification to the principle proposed by Tian & Adewum, who considered the liquid phase as a unit of water alone, a difference of the present study, which, in addition, includes oil. For its implementation, there is no need to generate complex matrix arrays, it adopts Kirchhoff's philosophy of rules. Also, some flow correlations have been modified to fit the proposed algorithm. The algorithm is tested with the Beggs & Brill correlation, in an illustrative case.Un nuevo algoritmo para analizar flujo bifásico en redes de recolección es presentado. Este algoritmo se fundamenta en la resolución en marcha de las variables hidráulicas, siendo una modificación al propuesto inicialmente por Tian & Adewum, quienes consideraron la fase liquida como una unidad de sólo aceite, a diferencia del presente estudio, que, en adición, contempla agua. Para su implementación, no hay necesidad de generar arreglos matriciales complejos, ya que adopta el esquema de las reglas de Kirchhoff. Asimismo, se modificaron algunas correlaciones de flujo, para que se adaptaran al algoritmo propuesto. El algoritmo se plantea utilizando la correlación de Beggs & Brill, en un caso ilustrativo