PIPESIM 2009.1 Artificial Lift Design and Optimization H

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Transcript of PIPESIM 2009.1 Artificial Lift Design and Optimization H

PIPESIM Artificial Lift Design and OptimizationSchlumberger Public

Workflow/Solutions TrainingVersion 2009.1

Schlumberger Information Solutions July 24, 2009

Schlumberger Public

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Trademark InformationSoftware application marks, unless otherwise indicated, used in this publication are trademarks of Schlumberger. Certain other products and product names are trademarks or registered trademarks of their respective companies or organizations.

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Table of Contents

About this ManualLearning Objectives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . What You Will Need . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . What to Expect . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Course Conventions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Icons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 1 2 4 5

Module 1: Artificial Lift DesignPrerequisites . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 Learning Objectives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 Lesson 1: Flowline and Riser Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 Exercise 1: Sizing the Flowline-Riser Pair . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 Lesson 2: Completion Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 Exercise 1: Working with Perforated and Frac-Pack Completions . . . . . . . . . . . . . 20 Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 Lesson 3: Performance Forecasting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 Exercise 1: Forecasting Performance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 Exercise 2: Determining Choke Location . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 Question . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 Lesson 4: ESP Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 Electric Submersible Pump Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 Exercise 1: Placing an ESP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 Lesson 5: Multiphase Booster Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 Exercise 1: Placing a Multiphase Booster . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 Lesson 6: Gas Lift Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 Overview of Gas Lift Injection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 Evolution of Technology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 Exercise 1: Evaluating Gas Lift Feasibility . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 Exercise 2: Determining the Deepest Injection Point . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 Exercise 3: Determining the Future Gas Lift Response . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 Exercise 4: Bracketing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 Exercise 5: Designing for Gas Lift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 Exercise 6: Forecasting Gas Lift Performance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

Schlumberger Public

PIPESIM Artificial Lift Design and Optimization

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Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Extended Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Review Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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Module 2: Artificial Lift OptimizationPrerequisites . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Learning Objectives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Lesson 1: Gas Lift Optimization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Basic Principle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . The Gas-Lift Allocation Problem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Offline-Online Optimization Procedure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Optimization Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Exercise 1: Constructing a Network Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Exercise 2: Optimizing Gas Lift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Review Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Schlumberger Public

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Appendix A: Gas Lift DesignPIPESIM User Interface Dialogs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85

Appendix B: RecommendationsRelated Publications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97

Appendix C: Answers for ExercisesModule 1: Artificial Lift Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 Lesson 1: Flowline and Riser Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 Lesson 2: Completion Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100 Lesson 3: Performance Forecasting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100 Lesson 4: ESP Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 Lesson 5: Multiphase Booster Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 Lesson 6: Gas Lift Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102 Module 2 Artificial Lift Optimization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102 Lesson 1: Gas Lift Optimization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102

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PIPESIM Artificial Lift Design and Optimization

Schlumberger

About this Manual

About this ManualThis course provides training for PIPESIM, a steady-state, multiphase flow simulator used for the design and diagnostic analysis of oil and gas production systems. In Module 1, you will learn to use PIPESIM to evaluate various artificial lift options for the conceptual design of a deepwater field development. In Module 2, you will learn how to optimize gas lift allocation for a field based on current operating conditions and constraints.

Learning ObjectivesAfter completing this training, you will know how to: select a completion design size a subsea tieback perform a multiphase