MX2008011523A - Metodo y sistema para el control o verificacion de retroalimentacion de un sistema de produccion de petroleo o gas y producto de programa de computadora. - Google Patents

Abstract

Método para el control y/o verificación de retroalimentación automática de un sistema de producción de petróleo y/o gas, o partes del mismo, el cual incluye una o más unidades de procesamiento y/o una o más líneas de flujo y/o uno o más medios de control. El método incluye el paso de: medir o estimar los valores de al menos un nivel de presión o velocidad de flujo o indicador de carga asociados con al menos una de las unidades de procesamiento y/o líneas de flujo, y al menos uno de los siguientes pasos: calcular parámetros, es decir valores de puntos de referencia asociados, para los medios de control sobre la base de al menos una variable controlada en forma del nivel o presión o velocidad de flujo o indicador de carga medido o estimado, incluyendo la compensación de falta de linealidad de los medios de control, preferiblemente usando al menos un módulo de control, estimar al menos una de la velocidad de flujo del petróleo, gas, agua o líquido hacia adentro y/o hacia fuera de al menos una de las unidades de procesamiento y/o líneas de flujo, preferiblemente usando un módulo estimador.

Description

METODO Y SISTEMA PARA EL CONTROL O VERIFICACION DE RETROALIMENTACION DE UN SISTEMA DE PRODUCCION DE PETROLEO O GAS Y PRODUCTO DE PROGRAMA DE COMPUTADORA CAMPO DE LA INVENCION La presente invención se relaciona con un método para el control y/o verificación de retroalimentación automática de sistemas de producción de petróleo y gas de acuerdo al preámbulo de la reivindicación 1. La invención también se relaciona con un sistema de control para llevar a cabo el método de la invención y un producto de programa de computadora para ejecutar uno o más pasos del método de la invención. El término sistema de producción de petróleo y gas como se usa en esta solicitud deberá comprenderse que incluye todos los componentes de un sistema para recolectar y procesar petróleo y/o gas como el sistema de recolección con sus pozos, reguladores, lineas de flujo, bombas, compresores, múltiples, tuberías, etc., e instalaciones de procesamiento las cuales incluyen equipo como separadores, coalescentes, hidrociclones, intercambiadores de calor, depuradores, válvulas de control, compresores, turbinas, bombas, etc. Los diferentes componentes pueden ser colocados debajo del mar, sobre una plataforma, en un barco, o en la costa.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION Y TECNICA ANTERIOR El rendimiento y regularidad de producción son dos de los indicadores de desempeño clave más importantes en un sistema de producción de petróleo y gas. El rendimiento de producción pretende significar la producción en masa total de petróleo y/o gas y/o agua y/o liquido y/o total por intervalo de tiempo (o, velocidad de flujo) , mientras que la regularidad pretende significar la capacidad del sistema de producción para satisfacer las demandas y requerimientos de calidad para la entrega de productos intermedios o finales. El rendimiento y la regularidad dependen de muchos factores diferentes, algunos pueden ser específicos a cada sistema de producción, otros más generales. Un factor importante y general en cualquier sistema de producción de petróleo y gas es cómo son mitigadas o uniformadas las variaciones de velocidad de flujo a través del sistema. Esto es específicamente importante cuando perturbaciones de velocidad de flujo grandes están entrando en las instalaciones de procesamiento en el sistema de producción y están conectadas directamente al control de niveles de líquido y presión de gas en los tanques de almacenamiento temporal de la instalación de procesamiento. La estructura y afinación del método de control asociado afectan directamente el rendimiento y regularidad de sistema de producción. Afinar significa elegir los parámetros en el algoritmo que constituye el método de control. Los ejemplos de tanques o contenedores o tambores de almacenamiento temporal incluyen, pero no se restringen a, separadores de dos/tres fases, separadores de criba, tambores desgasificantes, coalescentes, desgasificantes en linea, deslicuidizantes en linea y depuradores. Las perturbaciones en términos de variaciones en las velocidades de flujo de petróleo, agua, liquido y/o gas que entra a los tanques de almacenamiento temporal con frecuencia causa problemas en los controladores del nivel de liquido y presión de gas. Las perturbaciones pueden ser el resultado de Estancamiento inducido por el terreno o el tubo ascendente, también llamado estancamiento severo, véase por ejemplo la WO 02/46577. • Estancamiento hidrodinámico, es decir, flujo con estancamiento de alta frecuencia como resultado de una diferencia muy grande en las velocidades del gas y liquido. Limpieza con taco de la tubería. La limpieza con taco es una operación que es aplicada a tuberías por varias razones, como inspección, aplicación de productos químicos como inhibidores de la corrosión, remoción de sólidos o líquidos, y así sucesivamente. El taco de limpiar es un dispositivo mecánico que es colocado en la tubería y es transportado a través de la tubería conducida por la diferencia de presión y/o por un motor local. El taco de limpiar arrastra hacia arriba el líquido a medida que progresa a través de la tubería y de este modo asegura el flujo con estancamiento. Cambios operativos, como el cambio entre los pozos con diferentes características (por ejemplo, diferentes relaciones de gas-petróleo, agua-cortes, etc.), o cambios en las aberturas de regulación del pozo. Las desconexiones o interrupciones completas o parciales no planeadas con frecuencia son resultado de esas perturbaciones. Evitar esas situaciones es de gran importancia. Además, para maximizar el rendimiento y regularidad del sistema de producción, las variaciones de velocidad de flujo a través del sistema deberán mantenerse tan pequeñas como sea posible, por ejemplo, por el sistema de control del tanque de almacenamiento temporal. Esto no perturba la instalación de procesamiento más de lo necesario para satisfacer los requerimientos de calidad sobre el petróleo, agua y gas procesado. Un ejemplo típico de un controlador de nivel bien afinado (LIC) se muestra en la Figura 17. Este controlador de nivel trata agresivamente de mantener un nivel de líquido constante. La implicación es que no existe mitigación de las perturbaciones que entran al tanque de almacenamiento temporal. Esto nuevamente puede causar problemas a las unidades y equipo de procesamiento corriente abajo. Deberá notarse que las variaciones de velocidad de flujo grandes en la instalación de procesamiento no necesariamente tienen que ser causadas por variaciones de velocidad de flujo grandes que entren a la instalación de procesamiento. Pueden ser el resultado de una pobre afinación y/o estructura desafortunada de los controladores del tanque de almacenamiento temporal. Esto es ilustrado en la Figura 18, donde el controlador de nivel (LIC) amplifica las variaciones en el flujo del liquido que entra al tanque de almacenamiento temporal. A primera vista, los dos ejemplos mostrados en la Figura 17 y la Figura 18 pueden ser fácilmente prevenidos efectuando solamente una reafinación de los controladores. Usualmente, los controladores de nivel de gas son controladores PID (Proporcional + Integral + Derivada) lineales comunes, los cuales pueden ser descritos por la siguiente ecuación: donde u es la abertura de la válvula ordenada, e es el error de control (punto de referencia menos la medición de la variable controlada) . Retornar significa cambiar los parámetros del controlador Kp, Ti, y Td. Esto puede por supuesto mejorar la mitigación de las variaciones de la velocidad de flujo. Sin embargo, la mejora será con frecuencia solo temporal. Es decir, que cuando las condiciones de operación cambien, los controladores con los nuevos parámetros del controlador funcionarán nuevamente y pobremente. Esto se debe a efectos complicados como ausencia de linealidades, como, por ejemplo, ganancias de proceso y válvula variables, e interacciones/acoplamientos entre los medios de control y las variables controladas, las cuales un controlador PID plano autónomo no está diseñado para manejar.

Ejemplo: Ganancia de válvula de control variable Cualquier sistema de control tendrá como propósito funcionar igualmente bien a través de todo el intervalo de operación. En una instalación de procesamiento de petróleo y gas, el comportamiento del sistema a ser controlado puede depender de las velocidades de flujo, presiones, niveles, etc. Un ejemplo es la ganancia de la válvula de control, es decir, la relación del cambio en el flujo al cambio correspondiente en la abertura de la válvula. Esta relación depende de la característica de la válvula y la caída de presión a través de la válvula. La caída de presión a través de la válvula depende de la velocidad de flujo en un mayor o menor grado.

Un controlador PID lineal estándar como se describe por la ecuación (1) asume una relación lineal entre un cambio en la abertura de la válvula ñu y el cambio correspondiente en el nivel de liquido A jig (controlador de nivel de liquido) . En otras palabras, para que el controlador PID funcione apropiadamente sobre todo su intervalo de operación (para valores de la abertura u de la válvula entre 0 y 100%), la relación hliq/ u deberá ser constante. Sin embargo, ésta usualmente es una suposición no válida en un sistema de producción de petróleo y gas. Esto se debe al hecho de que la abertura de la válvula afecta el flujo del liquido de salida que afecta nuevamente el nivel de liquido y esas relaciones tienen características normalmente no lineales. Considérese por ejemplo el flujo de líquido qnq a través de una válvula dada por la siguiente ecuación: donde El coeficiente de la válvula max C" es determinado por el tamaño de la válvula es la característica de la válvula u es la abertura de la válvula y toma valores entre 0 y 100 ¦ ???, es la caída de presión a través de la válvula ¦ gs es la gravedad especifica del líquido Un ejemplo de una curva característica de la válvula f es para la llamada válvula de porcentaje igual: f(u)=R^ donde R es un parámetro designado de la válvula usualmente entre 20 y 50. Claramente, la relación t\qliq/Au no es constante.

Ejemplo: Ganancia de proceso variable debido a la geometría del contenedor. Para un tanque de almacenamiento temporal, la relación de velocidad de cambio de nivel de líquido del cambio correspondiente en el flujo del líquido de salida depende de la geometría del contenedor. La relación, {Lhuq/ñt ) / qnq,salida es conocida como ganancia de proceso y es función del área de la superficie del líquido. Si el área de la superficie del líquido no es constante, y una función del nivel del líquido, la relación (&hliq/&t) /Aqliq,salida no es constante (?? debe ser interpretada como un escala constante pequeña) . Esta es la llamada ganancia de proceso variable.

Tanto la ganancia de válvula variable como la ganancia de proceso variable pueden en el peor de los casos causar inestabilidades en los circuitos de control puesto que un conjunto de parámetros PID (Kp,Ti,Td) son usualmente determinados sobre la base de valores (aproximadamente) constantes para la ganancia de válvula y procesos. Sin embargo, esas ganancias toman valores sobre un intervalo grande durante condiciones de operación normales, las implicaciones puede ser que el controlador está solo funcionando puesto que el efecto de la salida del controlador (Au) será mucho más que la esperada por el controlador (véase la figura 18) . De manera similar, para otras condiciones de operación, el efecto de la salida del controlador será mucho más pequeño de lo esperado por el controlador. En la práctica, lo último es lo mismo que no tener un control de retroalimentación automático (circuito abierto) .

Ejitplo: Interacciones entre variables controladas Otro ejemplo de efectos deteriorantes son las interacciones entre variables controladas. Esto puede dar como resultado un pobre desempeño y robustez si no se considera. Lo que significa esto es que cuando un solo controlador de circuito manipula su variable esto afecta con frecuencia y cambia otras variables. Un ejemplo es la interacción entre el nivel de liquido y la presión de gas en un tanque separador. Cambiar el nivel de liquido cambia el volumen de gas, significa que la presión de gas cambió. Con frecuencia el sistema de control de almacenamiento temporal es diseñado como una colección de un solo circuito de retroalimentación que opera independientemente. El resultado es que el controlador de la presión del gas y el controlador del nivel del liquido pueden estar trabajando en direcciones opuestas entre si y el sistema puede en el peor de los casos volverse inestable. Para resumir la discusión anterior, la mitigación de las variaciones de la velocidad de flujo utilizando toda la capacidad de almacenamiento temporal variable en un sistema de producción de petróleo y gas un desafio que consiste de muchos problemas a diferentes niveles. A un nivel superior, el desafio es por ejemplo diseñar controladores que minimicen las variaciones de la velocidad de flujo fuera de un tanque de almacenamiento temporal un sistema ideal sin interacciones y una ausencia de linealidades . A un nivel intermedio, el problema es, por ejemplo las interacciones entre las variables controladas como los niveles de petróleo y agua y la presión de gas. Finalmente, para asegurar que el sistema de control funcione bajo todas las condiciones de operación, la ausencia de linealidades como las ganancias de proceso y válvula variables deberán ser consideradas. Como se ilustra en la figura 17 y en la figura 18, las variaciones de velocidad de flujo grandes pueden ser causadas por variaciones de velocidad de flujo grandes que entren a la instalación de procesamiento/tanques de almacenamiento temporal, o generadas por el sistema de control del tanque de almacenamiento temporal en si. Sin embargo, con frecuencia no existen medidores de flujo multifase en la salida de las lineas de flujo lo cual significa que no existen mediciones directas de las velocidades de flujo que entran a la instalación de procesamiento. De este modo, es difícil saber la causa de cualquier inestabilidad/oscilación de la velocidad de flujo detectada en el sistema de producción. La inestabilidad de la velocidad de flujo puede ser causada por: i) perturbaciones de flujo que entren al sistema de producción, ii) afinación y/o estructura desafortunada del sistema de control (lo que significa que el sistema de control genera las oscilaciones o amplifica las perturbaciones entrantes), o, iii) las válvulas de control debido a su inestabilidad para seguir sus señales de salida del controlador suficientemente cerca. Además, durante el ascenso, incluyendo el arranque, de la producción de petróleo y gas pueden existir oportunidades significativas para incrementar el rendimiento de producción más rápido. El ascenso es normalmente efectuado usando curvas faseoliformes ascendentes que describen las aberturas de la válvula de salida de la linea del flujo como función del tiempo. Esas son normalmente conservadoras y predefinidas. En consecuencia no usan mediciones en linea del sistema de producción para ajustar a la curva faseoliforme durante el ascenso. Esto por supuesto afecta el rendimiento acumulado. Cuando la producción de petróleo y gas de una tubería o un poso va a ser aumentada, por ejemplo, durante el arranque de la producción, esto debe hacerse sin violar ninguna de las diferentes restricciones encontradas en el sistema de producción. Usualmente, esas restricciones se hacen variar y trazan a restricciones en, por ejemplo el flujo de salida de la tubería, o a la presión en el fondo del poso. Por ejemplo, una restricción dominante durante el arranque puede ser la capacidad del medio de calentamiento o podría ser la capacidad de recepción del líquido en un tren separador. Esta a su vez puede ser usada para decidir los límites sobre el flujo del líquido de salida de la tubería como una función del tiempo de modo que el flujo de líquido entrante se mantenga dentro de las limitaciones de la instalación receptora. Una forma común de efectuar el arranque es trazar las restricciones en el flujo del líquido para restringir en la abertura de regulación de producción. Entonces, se produce una curva faseoliforme para la abertura de regulación de producción y el arranque se efectúa de acuerdo a esta curva faseoliforme ascendente en forma de circuito abierto y alimentación anticipada. Esta curva faseoliforme ascendente consiste de los valores de abertura de regulación de la producción. Por ejemplo, la curva puede ser como sigue (asumiendo que el valor de abertura de regulación inicial es cero) : Abrir el regulador al 10%, esperar 30 minutos, entonces abrir el regulador al 15%, esperar 20 minutos, entonces abrir el regulador a 25%, entonces esperar 30 minutos, y asi sucesivamente. Las razones para hacer esto de esta manera es que, sobre la base de la experiencia, un operador sabe que permitiendo que el regulador de producción siga una curva faseoliforme ascendente, alguien asegura indirectamente que el flujo de salida de la tubería no se vuelva demasiado grande o la presión en el fondo del pozo que fluye en el pozo no se vuelva demasiado pequeña en un tiempo demasiado corto. Claramente, la curva faseoliforme ascendente resultante puede ser muy conservadora y subóptima, véase la figura 19. . La solicitante no conoce ningún método modular y flexible total de la técnica anterior que maneje todos los desafíos y problemas del control de operación y/o retroalimentación descritos anteriormente. Existen algunas propuestas en la técnica anterior para resolver problemas asociados con la mitigación de los efectos de estancamiento de las lineas de flujo. Algunos de esos trabajos describen la introducción o instalación de nuevo equipo para resolver los problemas. Una de esas propuestas realmente trata con la instalación de equipo en la linea de flujo: El concepto de venturi descrito en A.R. Almeida y M.DE.A. Lima Goncales. "Venturi for severe slug elimination" in BHR Group 1999 Multiphase '99. Otras propuestas incluyen un miniseparador conocido como SSD, un concepto de Shell, descrito en PCT/WO96/00604. Todo el equipo nuevo es costoso tanto para nuevos diseños como para modernizarlo. En consecuencia existe un gran incentivo económico para soluciones que no introduzcan nuevo equipo y por lo tanto sean mucho más baratas de implementar. Algunos métodos de la técnica anterior aplican mediciones en la linea de flujo para remover o mitigar estancamientos usando un regulador de salida de la linea de flujo. En la categoría anterior, la remoción de estancamiento, existen al menos dos métodos para el estancamiento inducido por el terreno: regulación por Schmidt, Brill and Beggs; 'Choking can elimínate severe pipeline slugging.' Oil and Gas Journal 1979; y control de retroalimentación activa por Havre, Stornes and Stray: ^aming slug flow in pipelines' , ABB review 2000, Molynex, Tait and Kinvig: ^Characterization and active control of slugging in a vertical riser' BHR Group 2000 Multiphase technology, y otros. Esos métodos sin embargo no son aplicables para manejar el estancamiento hidrodinámico y el estancamiento debido a la limpieza con taco, por ejemplo. También existen casos donde las mediciones que son necesarias para el control y verificación de un sistema de producción no estén disponibles al sistema de control debido a que el equipo de medición necesario no está instalado . En la última categoría, la mitigación del estancamiento, las siguientes referencias sobre la técnica anterior de relevancia son conocidas por la solicitante: • Patente Estadounidense no. 5,014, 789 por Clarke et al.

• Xu Z. G. P. Gayton, A. Hall and J. Rambaek in BHR Group 1997 Multiphase '97 pp 497-508, • Patente Estadounidense n. 5,544, 672, por Payne et al. • WO 01/34940 por G. Haandrikman et al., y • K.A. McDonald, T.J. McAvoy, y A.Tits, "Optimal Averaging Level Control", AlChe Journal, vol . 32, no. 1, pp. 75-86, Enero 1986. Las referencias anteriores serán descritas ahora en lo siguiente: En la patente Estadounidense no. 5,014,789 por Clarke et al. son descritos métodos para controlar una elevación continua de gas de pozo petrolero los cuales reducen la abertura de la válvula de salida del pozo cuando existen indicaciones de aparición de estancamiento o la velocidad de flujo de fluido verificadas se incrementa más rápido que un valor predefinido. Existen al menos dos diferencias importantes entre esta patente Estadounidense y la presente invención. Una primera, y más critica, diferencia es que el controlador descrito en la US 5, 014, 789 únicamente reduce la velocidad de abertura de la abertura de la válvula de flujo de salida del pozo si la velocidad de flujo se incrementa muy rápido, mientras que la presente invención se relaciona con un punto de referencia para la velocidad de flujo y puede incrementar y disminuir la abertura de la válvula de flujo de salida del pozo para mantener la velocidad de flujo en el punto de referencia. Una segunda diferencia es que los cambios en la ganancia de la válvula de flujo de salida del pozo no son tomados en cuenta. El articulo por Xu Z.G., P. Gayton, A. Hall y J. Rambaek describe el uso de un controlador proporcional con nivel en un primer separador de la etapa como entrada y la abertura de la válvula de regulación como variable manipulada. Este controlador tiene un punto de referencia más alto que un controlador de nivel "normal" que actúa sobre la válvula de salida, pero un punto de referencia menor que limita la interrupción. Un problema aquí es que el método o algoritmo de control no asegura que la válvula se deje completamente abierta después que ha pasado el estancamiento, lo que significa que el flujo hacia afuera de la linea de flujo puede ser regulado aún cuando esto no se requiera para evitar problemas en la instalación de procesamiento corriente abajo. Otro problema asociado con el uso de un controlador proporcional lineal es que la ganancia en el controlador es constante y no depende de la ganancia en el sistema controlado. Sin embargo, la ganancia en el sistema controlado cambia continuamente y depende de la caída de presión a través de la válvula, las características de la válvula, la geometría del separador, y las propiedades del fluido. Para evitar una operación inestable, el cual en este caso resulta si el producto del controlador y la ganancia del sistema es demasiado grande, uno se ve entonces forzado a establecer una ganancia de controlador baja. Esto implica que resultará un desempeño bajo o, en otras palabras, que la válvula será cerrada más de lo necesario. Esto es equivalente a una producción y rendimiento no necesariamente bajo y esto es indeseable. El método efectuado por Payne et al. como se describe en la US 5, 544, 672 es muy similar. El sistema y método de control de mitigación de flujo con estancamiento aquí descrito, hace uso de una o más señales de un controlador del nivel del separador de entrada como una indicación de que el volumen de estancamiento del liquido es más grande que la capacidad del separador para recibirlo. Si es asi, se cerrará parcialmente una válvula moderada arreglada corriente arriba del separador a una abertura predeterminada. Esta abertura predeterminada es difícil de elegir. Típicamente, se elige una abertura demasiado pequeña, y en consecuencia resulta una producción y rendimiento innecesariamente bajo. También, el problema con respecto al establecimiento con un desempeño bajo para evitar una operación inestable se aplica a la parte de retroalimentación del nivel de separador corriente abajo del método descrito en esta patente Estadounidense. Además, el método en Payne et al. se basa en que el volumen de líquido de estancamiento que fluye hacia la válvula es determinado, lo cual no es un requerimiento en la presente invención . La WO01/34940 describe un sistema para suprimir y controlar estancamientos de líquido y oleadas de gas en un separador de líquido/gas. El sistema ajusta el punto de referencia de la válvula de gas de salida o el punto de referencia de la válvula del líquido de salida en respuesta a variaciones de una o más variables controladas seleccionadas, como el flujo de gas de salida, flujo de líquido de salida, flujo de gas y líquido de salida, nivel de líquido, presión de gas, y los medios de control (punto de referencia de la válvula de gas de salida o punto de referencia de la válvula de líquido de salida) son cambiados automáticamente de vez en vez si una o más de las variables controladas seleccionadas alcanzan un valor umbral preestablecido. En consecuencia, una característica de este sistema es el cambio entre las variables controladas. Durante la operación normal, la válvula de control de flujo de líquido de salida es ajustada de modo que las variaciones en el nivel del líquido en el separador sean minimizadas. También, la válvula de control de flujo de gas es ajustada de modo que las variaciones en la suma de las velocidades de flujo del líquido y gas sean minimizadas . El artículo por K.A. McDonald, T.J. McAvoy, y A. Tits, se enfoca sobre la mitigación de la velocidad de flujo del líquido de un tanque de almacenamiento temporal utilizando la capacidad de almacenamiento temporal del líquido disponible para un sistema ideal. De este modo, los autores asumen que los problemas encontrados en la práctica como las ganancias de proceso y válvula variables no están presentes. También, este documento únicamente se enfoca sobre el control de nivel y flujo de líquido, y problemas como las interacciones entre la presión de gas y el nivel de líquido cuando existe un controlador de presión de gas presente no son consideradas. Además, la funcionalidad de protección en términos de evitar la desconexión del tanque de almacenamiento temporal debido a una velocidad de flujo de liquido grande entrante al tanque de almacenamiento temporal tampoco es tratada o indicada en este articulo. Para resumir, la naturaleza simple de los métodos de control, descritos en las últimas cinco referencias implican un desempeño innecesariamente bajo de los sistemas de manejo/mitigación del estancamiento asociado. Además, ninguna de esas referencias resuelve completamente el problema de manejar el flujo con estancamiento dado que la instalación de procesamiento corriente abajo puede alcanzar su capacidad de carga máxima durante picos de velocidad de liquido o picos de velocidad de gas o ambos y la entrada de la instalación de procesamiento necesita ser regulada nuevamente en cada uno de esos casos. La carga máxima se alcanza cuando la velocidad de flujo hacia una instalación de procesamiento es mayor que la capacidad de al menos uno de sus equipos de procesamiento. Esto se mostrará como: 1. Una variable de salida de un controlador en el sistema de control del sistema de producción alcanza un limite, por ejemplo una válvula se abre completamente y se alcanza una velocidad de bombeo máxima. 2. Una variable se vuelve criticamente alta o baja (fuera del limite de seguridad/operación dado) . Esto es con frecuencia causado por que el sistema de control del sistema de producción tiene pérdida de control de esta variable debido a que la salida del controlador usada para controlar ésta ha alcanzado su limite, es decir que la variable se ha vuelto incontrolable. Un ejemplo de esto podría ser que una válvula que se ha colocado en una salida de un equipo de procesamiento y la cual, el sistema de control del sistema de producción usa para el control de la presión del equipo de procesamiento, queda completamente abierta, por lo que la capacidad para hacer disminuir esta presión se pierde. Puede entonces volverse necesario reducir el flujo hacia adentro hacia la instalación de procesamiento para evitar la interrupción debido a una presión demasiado alta. En algunos casos, el equipo de procesamiento que ejecuta las operaciones unitarias es provisto con medios de seguridad, como la interconexión de una válvula corriente arriba. En este caso, el flujo del equipo de procesamiento corriente arriba será reducido y puede dar como resultado una sobrecarga de ese equipo. En otros casos, los medios de seguridad pueden ser una válvula de seguridad, lo cual dará como resultado abocardamiento si la presión de gas en el equipo de procesamiento alcanza un nivel predeterminado. El sistema de producción es controlado y operado con una pluralidad de válvulas, bombas y compresores además de otro equipo de procesamiento y contenedores. Típicamente ocurrirá una situación crítica en el sistema de producción cuando la válvula quede completamente abierta/cerrada o se alcanzará una velocidad de bombeo o compresor máxima. Todas esas situaciones críticas pueden ocurrir en cualquier parte de una instalación de procesamiento corriente abajo. De este modo no es suficiente por ejemplo considerar únicamente el nivel y/o presión en un separador de la primera etapa para decidir si el sistema de producción está sobrecargado o no, y en consecuencia si se requiere una reducción del flujo de entrada. Si el flujo de entrada en la instalación de procesamiento no se reduce cuando existe un problema de capacidad en un equipo de procesamiento corriente abajo, puede resultar abocardamiento o posiblemente interrupción del sistema de producción. Esto se debe a que el equipo de procesamiento del sistema de producción es típicamente inspeccionado por un sistema de seguridad que entrará en acción cuando detecte que las variables seleccionadas exceden límites de seguridad predeterminados. El sistema de seguridad se interrumpirá cuando se requiera para evitar daño a personas, equipo y el ambiente.

LA INVENCION Un objetivo principal de la presente invención es proporcionar un método que soporte la maximización del rendimiento y regularidad de producción en un sistema de producción de petróleo y gas, o partes del mismo. Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un método que de manera optimizada proteja un sistema de producción de petróleo y gas, o partes del mismo, contra la sobrecarga. Un objetivo más de la presente invención es proporcionar un método que en una forma optimizada mitigue variaciones de velocidad de flujo en un sistema de producción de petróleo y gas, o partes del mismo. Otro objetivo más de la presente invención es proporcionar un método para un ascenso mejorado de un sistema de producción de petróleo y gas, o partes del mismo. La invención será típicamente aplicada para controlar y/o verificar uno o más tanques, contenedores o tambores de almacenamiento temporal y/o el flujo de salida de líneas de flujo del fluido multifase en un sistema de producción de petróleo y gas. La invención también puede ser aplicada típicamente para mitigar el estancamiento causado por las operaciones de limpieza con taco relacionadas con sistemas de producción de petróleo y gas, incluyendo instalaciones de procesamiento de LPG (Gas de Petróleo Licuado) o LNG (Gas Natural licuado) . De acuerdo a la presente invención, los objetivos anteriores y otros objetivos están dirigidos por un método como se define en las reivindicaciones anexas. El método de la invención para el control y/o verificación de la retroalimentación automática de un sistema de producción de petróleo y/o gas, o partes del mismo, el cual incluye una o más unidades de procesamiento y/o una o más lineas de flujo, y/o uno o más medios de control incluye los pasos de: - determinar, por medio de la medición o estimación, los valores de al menos un nivel o presión o velocidad de flujo o indicador de carga asociado con al menos una de las unidades de procesamiento y/o lineas de flujo, y al menos uno de los siguientes pasos que dependen de las condiciones/requerimientos de operación y el sistema de producción a mano: - calcular parámetros, es decir valores de puntos de referencia asociados, para los medios de control sobre la base de al menos una variable controlada en forma del nivel o presión o velocidad de flujo o indicador de carga medido o estimado, incluyendo la compensación de ausencia de linealidad/ausencia de linealidades de los medios de control, preferiblemente usando al menos un módulo de control, - estimar al menos una de las velocidades de flujo de petróleo-, gas-, agua- o liquido hacia adentro/hacia fuera de al menos una de las unidades de procesamiento y/o lineas de flujo, preferiblemente usando un módulo estimador. Preferiblemente, el paso de calcular parámetros de los medios de control sobre la base de al menos una de las variables controladas comprende al menos uno de los siguientes pasos: - mitigar variaciones de velocidad de flujo a través del sistema de producción, o partes del mismo, utilizando la capacidad de almacenamiento temporal disponible en el sistema de producción, o partes del mismo, preferiblemente usando un módulo de Igualación de Flujo de Salida; - evitar que el sistema de producción, o partes del mismo, se sobrecargue sobre la base de al menos el indicador de carga, asegurando a la vez que el rendimiento del sistema de producción, o partes del mismo, no se restrinja más de lo necesario, preferiblemente usando un módulo para evitar la sobrecarga, aumentar automáticamente el rendimiento del sistema de producción, o partes del mismo, preferiblemente usando el módulo de aumento o ascenso, sobre la base de las mediciones y/o estimaciones en linea. El paso de compensación de ausencia de linealidades preferiblemente incluye, cancelar de manera aproximada o exacta los efectos indeseables de la ausencia de linealidades como cambios en las ganancias de los medios de proceso y/o control. El paso de compensación también podria incluir cancelar efectos no deseados de la ausencia de linealidades como la fricción estática, fricción, banda muerta, contrapresión o histéresis. Preferiblemente, los cambios en las ganancias de los medios de control son cancelados sobre la base de un cálculo de la relación de cambio en las velocidades de flujo asociadas para cambiar los parámetros de los medios de control asociados y los cambios en la ganancia de proceso son cancelados sobre la base de un cálculo de la relación de la velocidad de cambio en las variables controladas, como las presiones de gas y/o niveles de liquido, para cambiar las velocidades de flujo asociadas. El paso de mitigación de las variaciones de velocidad de flujo preferiblemente incluye: calcular la capacidad de almacenamiento temporal disponible sobre la base de información acerca del intervalo de variación permitido para las variables controladas como los niveles y/o presiones, y mediciones y/o estimaciones de las variables controladas. La información acerca del intervalo de variación permitido para las variables controladas es determinada preferiblemente por el método en si o proporcionada externamente por un usuario.

Preferiblemente, el paso de mitigación de las variaciones de velocidad de flujo incluye además el paso de: - calcular parámetros para los medios de control que minimicen las variaciones de velocidad de flujo dada la capacidad de almacenamiento temporal disponible sin restringir el rendimiento de producción más de lo necesario. El paso de calcular los parámetros para los medios de control preferiblemente incluye el paso de: - compensar acoplamientos indeseables entre los medios de control y las variables controladas, preferiblemente usando una funcionalidad desacoplante: El cálculo de los parámetros se basa preferiblemente en el algoritmo de control predictivo de modelo (MPC) y/o un conjunto de controladores PID (Proporcional + Integral + Derivada) . Preferiblemente, el paso de evitar la sobrecarga incluye el paso de: - calcular los indicadores de carga por medio de la medición y/o estimación de valores de al menos una variable que contenga información acerca de la carga del sistema de producción con relación a la carga máxima y7o mínima. Las variables incluyen: aberturas de la válvula de control o regulación, niveles de líquido, presiones, temperaturas, velocidades de flujo, densidades, rpm del compresor y potencia del compresor o mediciones derivadas como función de las mismas. Los indicadores de carga son mantenidos, de manera preferible, automáticamente no positivos y tan cercanos a cero como sea posible sin restringir el rendimiento de producción más de lo necesario . Preferiblemente, el paso de movimiento del rendimiento del sistema de producción, o partes del mismo, incluye : - medir o estimar las variables controladas, y calcular los parámetros de los medios de control, de modo que las variables controladas sigan al menos una curva ascendente para las variables controladas, como función del tiempo. Preferiblemente, el paso de cálculo incluye los pasos de: calcular los parámetros de los medios de control para cada curva ascendente y seleccionar los parámetros de los medios de control asociados con al menos una violación de las restricciones de la curva ascendente asociadas con las curvas ascendentes. El paso de cálculo preferiblemente incluye además el paso de: redefinir las variables controladas y/o las curvas ascendentes de modo que la disminución de los parámetros de los medios de control de cómo resultado una disminución en la violación de las restricciones de la curva ascendente asociadas, y que el paso de selección se lleva a cabo seleccionando los parámetros de los medios de control más pequeños. El paso de aumento es llevado a cabo preferiblemente de manera automática y de manera sustancialmente continua. Preferiblemente, el paso de estimación de las velocidades de flujo se basa en un balance de masa y/o un balance de energía y/o un balance de momento y/o una relación empírica asociada con el sistema de producción, o partes de mismo, usando valores históricos y/o en línea de las mediciones y/o estimaciones. El paso de estimación se basa preferiblemente en al menos un balance de masa dinámico, y las relaciones empíricas preferiblemente proporcionan información acerca de la relación entre las mediciones y/o las estimaciones de las velocidades de flujo estimadas . La presente invención también se relaciona con un sistema de control para llevar a cabo el método de la invención, y un producto de programas de computadora para ejecutar uno o más pasos del método de la invención, así como medios legibles por computadora que contienen un producto de programa de computadora. Las ventajas adicionales así como las características ventajosas de la invención serán evidentes a partir de de la siguiente descripción y las reivindicaciones anexas.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS Las modalidades o modos preferidos de la invención citada como ejemplo serán ahora descritas con detalle con referencia a las figuras 1- 9, en las cuales: La figura 1 muestra un sistema de producción general al cual puede ser aplicado el método de la invención . La figura 2 muestra una vista general de los módulos funcionales internos principales que consisten de un módulo estimador y tres módulos de control del método de la invención. La figura 3 muestra un ejemplo detallado de una funcionalidad de nivel base del módulo de Igualación del Flujo de Salida. La figura 4 muestra una linea de flujo con una válvula y se usa en un ejemplo para calcular una ganancia de válvula. La figura 5 muestra un ejemplo de la funcionalidad del nivel intermedio en el módulo de Igualación del Flujo de Salida de la figura 3. La figura 6 muestra un esquema conceptual de un separador basado en la gravedad de petróleo/agua/gas de tres fases. La figura 7 muestra esquemáticamente una modalidad de un sistema de control de retroalimentación automático en el cual se usa el llamado módulo para Evitar Sobrecarga usado de acuerdo a la presente invención. La figura 8 muestra esquemáticamente otra modalidad de un sistema de control de retroalimentación automático en el cual el módulo para Evitar la Sobrecarga es usado de acuerdo a la presente invención. La figura 9 muestra un sistema de producción ejemplar, el cual incluye una instalación de suministro y una de procesamiento, a la cual puede aplicarse la presente invención. La figura 10 muestra una modalidad de un estructura de un sistema de control de retroalimentación automático para la instalación de suministro y procesamiento de la Figura 9 enfocándose en como evitar la sobrecarga con la igualación del flujo de salida. La figura 11 muestra con mayor detalle la estructura de un sistema de control de la Figura 10. La figura 12 muestra resultados de simulación obtenidos para el control del sistema en la Figura 9 mediante el uso de la presente invención. La figura 13 muestra una modalidad del llamado módulo de Aumento o Ascenso. La figura 14 ilustra un concepto para estimar flujos de entrada por el llamado módulo Estimador del Flujo de Entrada.

La figura 15 muestra un sistema para el cual son estimados los flujos de entrada por el módulo Estimador del Flujo de Entrada. La figura 16 muestra una modalidad de un sistema de control de retroalimentación automático para controlar un tanque de almacenamiento temporal mediante el uso de la presente invención. La figura 17 ilustra el control de nivel exacto en un tanque de almacenamiento temporal de acuerdo a la técnica anterior. La figura 18 ilustra los resultados de un controlador que amplifica las perturbaciones que entran a un tanque de almacenamiento temporal de acuerdo a la técnica anterior. La figura 19 ilustra como son diseñadas normalmente curvas faseoliformes ascendentes de acuerdo a la técnica anterior.

DESCRIPCION DETALLADA DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS O MODOS DE LA INVENCION La figura 1 muestra un sistema de producción general que incluye una instalación de procesamiento a la cual puede aplicarse la presente invención. El sistema comprende una o varias lineas de flujo 1 con válvulas de salida la, Ib asociadas, una o más unidades de procesamiento receptoras 2, una o más unidades de procesamiento 3, y un sistema de control de retroalimentación automático 4, donde una o más unidades de procesamiento receptoras 2 y una o más unidades de procesamiento corriente abajo 3 con tubos asociados 1 y equipo representan la instalación de procesamiento. El término lineas de flujo incluye tuberías multifase y de usa sola fase, elevadores, pozos o tubos que conectan a las unidades de procesamiento y equipo. El término unidades de procesamiento incluye uno o más tanques, contenedores o tambores de almacenamiento temporal, como separadores de dos o tres fases, coalescentes, trampas de estancamiento, compresores, desgasificantes, desgasificantes en línea, eliminadores de líquido en línea, columnas de destilación, bombas, depuradores, contactores de TEG o intercambiadores de calor. El término medios de control debe comprenderse como cualquier dispositivo o señales de control que puedan ser usadas para influenciar, directa o indirectamente las variables a ser controladas. Los medios de control típicos incluyen reguladores, válvulas de control, válvulas de abertura/cierre, velocidades de bomba, velocidades de compresor, puntos de referencia de abertura de reguladores o válvulas de control, puntos de referencia del controlador de flujo, puntos de referencia de velocidad de la bomba, y puntos de referencia de velocidad del compresor. Por parámetros de los medios de control se entiende que son los valores de los puntos de referencia asociados. Por ejemplo, si no existe válvula de salida de la linea de flujo la, en el sistema de producción de la Figura 1, deben estar presentes algunos otros medios de control para controlar el flujo de salida de la linea de flujo. Esos medios de control pueden incluir los puntos de referencia de la velocidad de la bomba o puntos de referencia de presión de las unidades de procesamiento receptoras. En la Figura 1, las señales 6 representan todas las mediciones de las variables asociadas con las unidades de procesamiento receptoras 2 y las unidades de procesamiento 3. Las señales de medición de las variables asociadas con cada una de las unidades 2, 3 son denotadas por 6b. Las señales 8 representan mediciones de variables asociadas con las salidas de la linea de flujo 1. Esas mediciones pueden localizarse corriente arriba y/o corriente abajo de la válvula de salida la. Las señales de control de salida del sistema de control 4 son denotadas por el número de referencia 5 (5b) y 5a. 5a denota la señal, o el punto de referencia de abertura de la válvula de salida, a la válvula de salida la, mientras que 5 (5b) denota los puntos de referencia de la abertura de la válvula para todas las válvulas Ib a las cuales el sistema de control 4 está conectado. La señal de salida 7 denota estimaciones de las velocidades de flujo que entran a la instalación de procesamiento y/o estimaciones de las velocidades de flujo entre las unidades de procesamiento 2, 3 en la instalación de procesamiento. Esas estimaciones también pueden ser usadas internamente en el sistema de control de retroalimentación 4 dependiendo de cuantas mediciones de flujo estén disponibles en las señales 6 y 8. Las señales de medición 6 y 8 son proporcionadas preferiblemente de manera continua al sistema de control 4, de modo que el sistema de control pueda proporcionar continuamente un control de retroalimentación automático de las válvulas la y Ib. Es importante anotar que la invención no se restringe a: 1. Usar señales de abertura de válvula como medios para controlar los flujos 2. Cualquier medio de control particular que esté disponible 3. Cualquier número particular de medios de control en tanto exista al menos uno. Para simplificar la descripción y para enfocarnos sobre la invención como tal más que en la multitud de sistemas de producción a los que puede aplicarse, se ha elegido en la siguiente descripción usar señales del punto de referencia de abertura de válvula como representación del término genérico de medios de control. La Figura 2 muestra esquemáticamente los cuatro módulos funcionales internos del método de la invención: Estimador de Flujo de Entrada, Evitar la Sobrecarga, Aumento o Ascenso e Igualación del Flujo de Salida. Los últimos tres módulos son módulos de control y el primer módulo es un módulo estimador. Los módulos de control efectúan el control de retroalimentación automático utilizando mediciones y/o estimaciones en linea. El módulo estimador puede utilizar mediciones y/o estimaciones en linea y/o históricas. Esos módulos funcionales comprenden algoritmos. Los algoritmos pueden basarse en componentes dinámicos y/o en estado estacionario, como controladores PID, balances de masa, energía y momento dinámicos y/o estáticos. Los módulos son flexibles dado que también pueden ser usados integrados para cooperar o interactuar entre sí en cualquier combinación que comprenda dos o más de los módulos, o pueden usarse por separado para maximizar el rendimiento y regularidad de producción en un sistema de producción. Los módulos funcionales son descritos con mayor detalle más adelante.

Módulo de Igualación de Flujo de Salida El llamado módulo de Igualación de Flujo de Salida comprende tres funcionalidades de control centrales que operan a diferentes niveles: Una funcionalidad a nivel base, un primer submódulo, se enfoca típicamente sobre la presión, nivel y control de flujo base y colocar asociado con un tanque de almacenamiento temporal, o un volumen de almacenamiento temporal el cual puede consistir de varios tanques y/o volúmenes de almacenamiento temporal de líneas de flujo u otro equipo de procesamiento, usando técnicas para la compensación de falta de linealidad (como la linearización) y programación de ganancia. Una funcionalidad a nivel intermedio, un segundo submódulo desacopla las variables controladas para evitar contrarrestar de manera dañina los efectos en el llamado sistema de retroalimentación combinado que consiste del sistema de control con sus algoritmos de acuerdo a la presente invención, y el sistema de producción en sí. Además, puede proporcionar compensación para la posibilidad de ganancia de proceso variable debido a la geometría del contenedor. Una funcionalidad a nivel superior, un tercer submódulo, típicamente calcula y coordina puntos de referencia de flujo asociados con el nivel base, el primer submódulo, de modo que la capacidad de volumen de almacenamiento temporal disponible en el sistema de producción total (que típicamente consiste de volúmenes disponibles en varios tanques y/o volúmenes de almacenamiento temporal de lineas de flujo u otro equipo de proceso) es utilizado de manera óptima asegurando a la vez una capacidad de control suficiente. Es decir, asegurando que uno sea capaz de lograr un desempeño de control aceptable en el punto de operación actual para todas las perturbaciones esperadas. La descripción anterior reparte del Módulo de Igualación de Flujo de Salida en tres submodulos que operan a diferentes niveles debe comprenderse como un ejemplo. La razón principal para esta separación es para simplificar la presentación.

Primer Siihmódulo Una funcionalidad a nivel base, primer submódulo, en el módulo de Igualación del Flujo de Salida se muestra con mayor detalle en la Figura 3 a manera de ejemplo. Este submódulo incluye los llamados Controladores Maestros 10 que usan señales de medición 11 de, típicamente, niveles de presión e interconexión. Los Controladores Maestros 10 son controladores de retroalimentación que incluyen protección antidespege. Los ejemplos de controladores de retroalimentación incluyen controladores PID (Proporcional + Integral + Derivada) . Una señal 12 consiste de las variables de programación y es alimentada a una funcionalidad de Programación de ganancia 13. Los ejemplos de variables de programación son mediciones de presión de gas y niveles de liquido (en este caso la señal 12 es igual a la señal 11) o los errores de control asociados con el control de la presión de gas y niveles de liquido. La funcionalidad de programación de Ganancia calcula nuevos parámetros del controlador 14 para los Controladores Maestros 10 sobre la base de los valores 12 de las variables de programación. Esto permite que el controlador reaccione de manera diferente sobre la base de la situación presente. Un ejemplo típico que ilustra la necesidad de esto es el control de nivel en un contenedor. El controlador de nivel típicamente deberá reaccionar lentamente cuando opere alrededor del punto de referencia del nivel para poder amortiguar, igualar o mitigar variaciones de flujo de líquido fuera del contenedor. Sin embargo, si el nivel actual se está aproximando a valores de desconexión del nivel alto o bajo, el controlador deberá reaccionar más rápidamente. Esto significa que el controlador deberá ser capaz de ajustar automáticamente su ganancia dependiendo del nivel de líquido actual del contenedor . Una señal de salida 15 de los Controladores Maestros 10 son los puntos de referencia para los flujos de salida asociados con las señales 11, es decir, si la señal 11 consiste de mediciones de presión del gas y niveles de petróleo y agua en un separador la señal de salida 15 consiste entonces típicamente de puntos de referencia para flujo de salida de gas, petróleo y agua del separador o puntos de referencia de abertura de la válvula de control asociada. La señal de salida 15 es enviada a un Administrador de puntos de referencia 16. El Administrador de puntos de referencia 16 puede recibir los siguientes puntos de referencias que procese: 1) puntos de referencia para los flujos de salida provenientes de los Controladores Maestros, indicados por la señal 15, 2) los puntos de referencia de la funcionalidad de nivel superior que calcula el flujo hacia fuera de los puntos de referencia sobre la base de la mitigación de las variaciones de velocidad de flujo hacia fuera, indicadas por la señal 17, 3) puntos de referencia del módulo que Evita la Sobrecarga, indicados por la señal 18, 4) correcciones del punto de referencia calculadas por una funcionalidad de Desacoplamiento (parte de la funcionalidad de nivel intermedio como se describe más adelante) indicada por la señal 19 y 5) correcciones del punto de referencia calculadas por una funcionalidad por la compensación de geometría del contenedor (parte de la funcionalidad de nivel intermedio como se describe más adelante) , indicados por la señal 20. ^ El Administrador de puntos de referencia 16 selecciona cuales puntos de referencia usados sobre la base de la situación actual. Si los puntos de referencia 17 son activados, es decir, la funcionalidad de nivel superior es sensitiva, el administrador de puntos de referencia selecciona esos puntos de referencia. De otro modo, selecciona el punto de referencia 15 dado por los Controladores Maestros 10. Sin embargo, si el módulo que Evita la Sobrecarga es encendido y al menos una de las variables en la señal 11 se encuentra por encima de un limite alto (predefinido por el operador) , el Administrador de puntos de referencia selecciona los puntos de referencia 18 provenientes del módulo para Evitar la Sobrecarga. La señal 19 consiste de correcciones del punto de referencia del flujo hacia fuera calculadas por la funcionalidad de Desacoplamiento. Esas correcciones son sustraídas de los puntos de referencia seleccionados (señales 15, 17 o 18) por el Administrador de puntos de Referencia. Los resultados son agregados a correcciones del punto de referencia calculadas por la funcionalidad para la compensación de la ganancia de proceso variable debido a la geometría del contenedor. La señal 20 consiste de esas correcciones del punto de referencia. Los puntos de referencia finales 21 son enviados a la funcionalidad de verificación de Capacidad de Control 22. La señal 23 consiste de mediciones de aberturas de válvula y las caídas de presión a través de esas válvulas (si están disponibles) . La funcionalidad de verificación de la capacidad de control 22 verifica entonces si el sistema a ser controlado puede alcanzar los puntos de referencia dados por la señal 21. Un ejemplo típico es si el punto de referencia para el flujo de salida de petróleo es mayor que el del flujo de salida de petróleo actual, pero la válvula de petróleo de salida está ya completamente abierta. Esto significa que incrementar este flujo es imposible ajustando la abertura de la válvula. Esa situación es indicada por la funcionalidad de Verificación de Capacidad de Control 22 a través de la señal 24. Los puntos de referencia de flujo de salida 25 son entonces enviados a los Controladores Esclavos 26. Los controladores esclavos son típicamente controladores PID que incluyen protección antidespegue. Los Controladores Esclavos usan mediciones o estimaciones del flujo de salida a ser controlados dadas por la señal 27. La señal 28 consiste de las variables de programación y es alimentada la funcionalidad de programación de Ganancia 29. Los ejemplos de variables de programación son mediciones o estimaciones de los flujos hacia afuera (en este caso la señal 28 es igual a la señal 27), o los errores de control asociados con los flujos hacia fuera. La funcionalidad de programación de Ganancia 29 calcula nuevos parámetros del controlador 30 para los Controladores Esclavos 26 sobre la base de los valores de la señal 28 de las variables de programación. La señal de salida 31 de los Controladores Esclavos 26 son puntos de referencia para las aberturas de válvula de flujo de salida asociadas con los flujos de salida 27 y las mediciones 11. Esos puntos de referencia son enviados a la funcionalidad de Compensación de Ganancia de los Medios de Control Variable 32 - la funcionalidad de linealización . Esta funcionalidad calcula la ganancia de los medios de control q/Au sobre la base de mediciones históricas y/o tiempo real de las variables proporcionadas por la señal 33, donde q es el flujo a ser controlado y u es la señal de salida 34. Los ejemplos de mediciones son la calda de presión a través de la válvula, abertura real de la válvula, lecturas de densímetro, y velocidad de flujo. Puesto que la colocación de la funcionalidad de Desacoplamiento depende del sistema particular a ser controlado, véase más adelante, la descripción anterior únicamente indica un flujo de señal típico asociado con la funcionalidad de Desacoplamiento. Sin embargo, la funcionalidad de Desacoplamiento podría también ser las señales transformantes 11, 15 o 34.

Ejemplos Considérese la línea de flujo mostrada en la gura 4 y asúmase que la linea de flujo transporta quido. El flujo de la válvula para la válvula de líquido tá dado por la ecuación: donde g es el flujo volumétrico a través de la válvula [USGPM} Cv(u) es la válvula Cv a u [USGPM/ ] ??? es la caída de presión a través de la válvula [Psi] gs es la gravedad específica del líquido corriente arriba de la válvula (con relación al agua) [-] Algunas características de la válvula común son: porcentaje igual u lineal abertura rápida porcentaje igual modificado donde CVNAX es la válvula Cv a u=100% R es la variabilidad de la válvula a es el grado de modificación de porcentaje igual lineal . Define ?? el dato de la entrada de la linea de flujo [m] Pi la presión en la entrada de la linea de flujo [Pa] .

Z2 el dato de la válvula [m] Z3 el dato de la salida de la linea de flujo [m] P2 la presión en la salida de la linea de flujo [Pa] kirí como los coeficientes de pérdida menores corriente arriba de la válvula [-] k2,i como los coeficientes de pérdida menores corriente abajo de la válvula [-] nj número de restricciones/aditamentos y flexiones corriente arriba (i=l) y corriente abajo (i=2) de la válvula Psi m 14.5 c, = como una conversión de unidades Pa le5 3.785 1 como una conversión de unidades [(m3 /s)/USGPM¡ 103 60 4 fi como el factor de fricción corriente arriba de válvula [-] f2 como el factor de fricción corriente abajo de válvula [-] como el área de sección transversal de la linea flujo corriente arriba de la válvula [m2] A2 como el área de sección transversal de la linea flujo corriente abajo de la válvula [m2] como la densidad del liquido corriente arriba de válvula [kg/m3] p2 como la densidad del liquido corriente abajo de la válvula [kg/m3] Li como la longitud de la linea de flujo corriente arriba de la válvula [m] L2 como la longitud de la linea de flujo corriente abajo de la válvula [m] Di como el diámetro de la linea de flujo corriente arriba de la válvula [m] D2 como el diámetro de la linea de flujo corriente abajo de la válvula [m] y sea ???= ?2-?2 ¦ ??? = p1g (z3-z2) + p2g (z2-z1) entonces ???= (LPp+kPg-^Rp) Cj . Ahora puede mostrarse que el flujo de líquido está dado por la ecuación: que significa que la ganancia de la válvula está dada r la ecuación: donde Para una válvula de porcentaje igual dcv(u)_c max para una válvula lineal para una válvula de porcentaje igual modificada. De manera alternativa, un método más simple y más aproximado es compensar por las características de la válvula. Sin embargo, la característica de la válvula se basa en una caída de presión constante a través de la válvula. Esto significa que la característica de la válvula instalada diferirá de la característica de la válvula sobre la base de esta caída de presión constante. Son embargo, considérese nuevamente la ecuación (3) y asúmase que la válvula es de porcentaje igual, es decir compensar (linealizar) esta característica de la válvula, puede ser introducida la siguiente función: donde u es la salida del controlador original (señal 31 en la Figura 3) , y ÍT es la salida del controlador modificada (señal 34 de la Figura 3), puede observarse que: la cual es una función lineal de u. Además, la falta de linealidad si están disponibles mediciones de la caída de presión. Sin embargo, debe tenerse cuidado si -\j~P~ es pequeña.

Refiriéndose nuevamente a la Figura 3, la funcionalidad de compensación de la ganancia de los medios de control variable 32 calcula la ganancia de los medios de control y escala a los puntos de referencia de abertura de la válvula ordenados 31 provenientes de los Controladores Esclavos 26 de modo que los Controladores Esclavos únicamente "vean" válvulas con una ganancia unitaria constante .

Segundo S bmódulo En la Figura 5 la funcionalidad de nivel intermedio consiste de desacoplar y compensar por la ganancia de proceso variable debido a la geometría del contenedor. Por ejemplo, en el separador de tres fases para la separación de las fases de petróleo/gas/agua existirán acoplamientos entre las tres fases. Si un nivel de liquido es cambiado, esto afectará la presión de gas puesto que el volumen de gas dentro del contenedor cambió. Si el nivel de agua es cambiado, esto obviamente cambiará el nivel de petróleo. Si la presión de gas es cambiada, esto afectara el flujo de salida del petróleo puesto que la presión corriente arriba de la válvula de petróleo de salida cambió. Esto nuevamente afecta el nivel de petróleo. Lo mismo es cierto para la presión de gas y el nivel de agua. Esos acoplamientos son cancelados por la funcionalidad de desacoplamiento 50. la funcionalidad de desacoplamiento 50 incluye algunos métodos de control teórico los cuales incluye un desacoplamiento no lineal dinámico, véase por ejemplo "Nonlinear Control Systems", segunda edición, por Alberto Isidori, Springer Verlag, ISBN 0-387-50601-2 o "Multivariable Feedback Control", segunda edición, por Sigurd Skogestad y lan Postlethwaite, Wiley, ISBN-13 978-0-470-01167-6. El propósito de la funcionalidad de desacoplamiento 50 es hacer que el sistema sea controlado incluyendo la diagonal de la funcionalidad de desacoplamiento. Por un sistema diagonal se entiende un sistema donde cada uno de los medios de control afecta una, y solamente una, variable controlada. Esto significa que se puede diseñar el controlador sobre la base de una estrategia del diseño del controlador de una sola entrada y una sola salida. La colocación de la funcionalidad de desacoplamiento se encuentra en la Figura 5 en el flujo de la señal de la Figura 3 depende del sistema particular ser controlado. Las señales de entrada típicas 51 y 52 a la funcionalidad de desacoplamiento 50 en la Figura 5 son salidas del Controlador Maestro o de los Controladores Esclavos, los puntos de referencia para el Controlador Maestro, y las mediciones de flujo, presión y nivel. Las señales de salidas típicas 53 y 54 de la funcionalidad de Desacoplamiento 50 son las correcciones del punto de referencia de flujo o correcciones del punto de referencia de abertura de válvula. La compensación para la ganancia de proceso variable 55 del flujo de salida neto para el nivel de petróleo y/o agua y/o la presión de gas debido a la geometría del contenedor se lleva a cabo proporcionando información acerca de la relación 57 de la relación de cambio del nivel de petróleo al cambio unitario en el flujo de salida de petróleo neto como función de nivel de petróleo 56, y de manera similar para el nivel de agua 56 y la presión de agua 56. Para la presión de gas la relación mencionada es típicamente una función del volumen de gas 56 y la temperatura 56.

Tercer Súbmádulo Esta funcionalidad a nivel superior calcula y coordina los puntos de referencia de flujo dados al Administrador de puntos de referencia 16 en la funcionalidad a nivel base (véase la Figura 3) . Sin embargo, se enfatiza que no es necesario tener controladores de flujo a nivel base. Esta funcionalidad a nivel superior también puede calcular los puntos de referencia de abertura de la válvula en lugar de puntos de referencia de flujo. En lo siguiente se asume que existen controladores de flujo como se describió anteriormente a nivel base, de modo que la falta de linealidad, ganancias de proceso variables, y acoplamientos indeseables (o interacciones) entre los medios de control y las variables controladas son compensados por fuera de esta funcionalidad de nivel superior. Sin embargo, la funcionalidad de un nivel superior también puede incluir una funcionalidad para manejar la ausencia de linealidades, ganancias de proceso variables e interacciones. El tercer submódulo usa el control de retroalimentación automático para mitigar las variaciones del flujo de salida del petróleo, agua y gas corriente abajo de un tanque de almacenamiento temporal o corriente abajo de un sistema que comprende varios tanques de almacenamiento temporal u otro equipo con volumen de almacenamiento temporal (como por ejemplo un tren de separación) . Las razones para esto incluyen: ¦ menos variaciones de flujo implican menos probabilidad de desconexión del equipo corriente abajo. ¦ Menos variación de flujo implica menos desgaste del equipo y menos tiempo muerto debido al mantenimiento.

¦ Es típicamente más fácil satisfacer los requerimientos de calidad en el petróleo, agua y gas si las variaciones en las velocidades de flujo se mantienen en el mínimo . Utilizar el volumen de almacenamiento temporal de las unidades/equipo de procesamiento y/o líneas de flujo implica que los niveles de líquido y presiones están variando, priorizando de este modo menos fluctuación en las velocidades de flujo fuera del volumen de almacenamiento temporal. A cuantos niveles y presiones se les permitirá variar se tiene que basar en un intercambio: ¦ El incremento potencial en la producción ¦ La reducción de la calidad en el producto tomado del contenedor debido a variaciones en los niveles y la presión ¦ La mejora en la calidad debido a una alimentación más estable al equipo corriente abajo. ¦ El desgaste reducido del equipo. Como, un ejemplo, la funcionalidad a nivel superior usa mediciones de presión de gas y niveles de liquido y las salidas son puntos de referencia para los flujos de salida de gas, aceite y agua y el flujo de entrada (separador de tres fases) . El operador puede especificar limites superior e inferior para la presión de gas y niveles de liquido en los tanques de almacenamiento temporal asociados. Además la señal 24 en la figura 3, la cual indica el grado de capacidad de control del sistema, es usada como entrada a esta funcionalidad a nivel superior, de modo que los puntos de referencia del flujo de salida y/o el flujo de entrada son ajustados si la capacidad de control es pobre. El método de la invención calcula puntos de referencia de velocidad de flujo o puntos de referencia de abertura de la válvula para la salida y/o entrada de los tanques de almacenamiento temporal que minimiza variaciones del flujo de salida dadas las restricciones de mantener las presiones/niveles dentro de sus bandas especificas y asegurar la capacidad de control. Cuantas variaciones de flujo de salida pueden ser igualadas depende de a que tantas presiones y niveles se les permita variar. Los puntos de referencia de velocidad de flujo o puntos de referencia de abertura de la válvula son calculados usando un algoritmo de supervisión que minimiza las variaciones de la velocidad de flujo de salida dadas las restricciones que las presiones de gas y/o niveles de liquido deberán mantenerse entre sus limites superior e inferior respectivos y manteniendo las aberturas de la válvula de entrada (alimentación) a la instalación de procesamiento tan altas como sea posible. El algoritmo de supervisión puede basarse en un algoritmo de Control Predictivo de Modelo (MPC) o un conjunto de controladores PID con una lógica de coordinación asociada.

Módulo que Evita la Sobrecarga El módulo que Evita la Sobrecarga (véase la figura 2), si es necesario anulará todas las otras funcionales descritas para proteger el sistema de protección contra la sobrecarga. El módulo que Evita la Sobrecarga calcula parámetros, es decir valores de puntos de referencia, para los medios de control sobre la base de una determinación de al menos un indicador de carga, compensando a la vez la falta de linealidad de los medios de control. Esta segura que el rendimiento de producción no se restrinja más de lo necesario para evitar que el sistema de producción o partes del mismo se sobrecargue. Una base para el módulo que Evita la Sobrecarga es que están disponibles una o más mediciones o estimaciones que determinan los valores de variables que contienen información acerca de la carga del sistema de producción con relación a la carga máxima (mínima) . Esas variables se conocen como indicadores de carga. Los ejemplos de mediciones son la válvula de control o aberturas de regulación, niveles de líquido, presiones, temperaturas, velocidades de flujo, densidades, rpm del compresor, y potencia del compresor o mediciones derivadas como función de las mismas. Un experto en la técnica podrá determinar otras mediciones adecuadas e indicadores de carga asociados en cada caso. El propósito principal del algoritmo de control en el módulo que evita la sobrecarga que manipula los medios de control es mantener los indicadores de carga no positivos tan cerca como sea posible de cero. El algoritmo de control usa retroalimentación de los indicadores de carga y ajusta (incrementa/hace disminuir) los medios de control, como los puntos de referencia de la válvula de control o abertura de regulación de modo que el sistema de producción opere en o tan cerca como sea posible, de su carga máxima. Por ejemplo, si el nivel de líquido en un tanque de almacenamiento temporal se aproxima a un valor crítico alto, el método de control de la invención verificará primero los indicadores de carga corriente abajo del tanque de almacenamiento temporal para ver si existe alguna capacidad de almacenamiento temporal disponible ahí. Si es asi, el módulo que evita la sobrecarga incrementará el flujo de salida del liquido del tanque de almacenamiento temporal incrementando el punto de referencia de flujo de salida del liquido enviado al Administrador de puntos de Referencia (señal 18 en la Figura 3) o incrementando la abertura de la válvula del flujo de salida del liquido. Si esto no es posible - la válvula del liquido de flujo de salida puede ya estar completamente abierta o parte del sistema de producción corriente abajo del tanque de almacenamiento temporal puede estar ya completamente cargado - el módulo que Evita la Sobrecarga hará disminuir el flujo de entrada de liquido al tanque de almacenamiento temporal haciendo disminuir el punto de referencia del flujo de entrada del liquido o la abertura de la válvula del flujo de entrada del liquido. Refiriéndose nuevamente a la Figura 1. El módulo que Evita la Sobrecarga usa mediciones de variables (señal 6) asociada con las unidades y equipo de procesamiento en la instalación de procesamiento. El módulo hace uso de la válvula la o las válvulas Ib, u otros medios para controlar los flujos. A través de un algoritmo de control, las señales de control resultantes 5a y 5 (5b) son enviadas a las válvulas la y Ib, y el módulo trata directamente el problema de mantener el sistema de producción debajo de o en su carga máxima en casos donde la velocidad de alimentación hacia las unidades de procesamiento receptoras o hacia las unidades de procesamiento dentro de la instalación de procesamiento se vuelva potencialmente temporalmente muy alta. El algoritmo de control para mantener el indicador de carga debajo de o en cero puede ser de cualquier forma, incluyendo un controlador PID. Sin embargo, es necesario, que el indicador de carga elegido sea uno que sea influenciado ajustando los medios de control del tanque de almacenamiento temporal, como válvulas de control. Para asegurar que el módulo que evita la sobrecarga no esté causando una restricción innecesaria del rendimiento del sistema de producción, el algoritmo de este módulo deberá tener una acción integral de alguna forma. Esto forzará continuamente la válvula a abrirse cuando sea posible, es decir, cuando los indicadores de carga estén por debajo de cero. Puesto que la programación y compensación de ganancia para la ganancia de los medios de control variables como la ganancia de la válvula de control están incluidas, el sistema puede proporcionar más cerca de lo óptimo, es decir, que permiten reducir las aberturas de válvula promedio menos que en otras circunstancias si fuese el caso y por lo que permite incrementar el rendimiento.

La Figura 7 ilustra una modalidad más de un sistema de control de retroalimentación automático 70 al cual se aplica el módulo que evita la sobrecarga y la válvula de salida de la linea de flujo 71 puede ser ajustada por este módulo. En esta modalidad, el sistema de control 70 incluye dos unidades de subcontrol 72, 73, y un selector 74. El sistema de control 70 se muestra para recibir al menos una primera señal de medición 77 de al menos una primera variable asi como al menos una segunda señal de medición 76 de al menos una segunda variable de una instalación de procesamiento corriente abajo 78. La primera señal de medición 77 es enviada a una primera unidad de subcontrol 72. La unidad de subcontrol 72 usa entonces un algoritmo especifico para calcular un valor de abertura de la válvula 71. La segunda señal de medición 76 es enviada a una segunda unidad de subcontrol 73. Esta segunda unidad de subcontrol 73 compara el valor medido 76 de una variable con un limite predeterminado. El subcontrolador 73 usa entonces un algoritmo especifico para calcular un valor de abertura de la válvula 71. En el selector 74 - dependiendo de valor de la señal 77 (véase más adelante) - se elige la más pequeña de las aberturas de dos válvulas, o es usada la abertura de la válvula calculada por el subcontrolador 72. La señal de salida 79 del sistema de control 70 es enviada para controlar la operación de la válvula 71 en una salida de la linea de flujo 72. En esta modalidad puede ser usada una primera medición como medios para activar el control del flujo de salida y/o el flujo de entrada de los tanques de almacenamiento temporal a la instalación de procesamiento y/o una o más de sus unidades de procesamiento sobre la base de una segunda medición. En algunos casos, cuando la primera variable ha alcanzado su limite predeterminado, la medición de esta variable no será útil/apropiada para ajustar el flujo de salida o el flujo de entrada de los tanques de almacenamiento temporal por la válvula de salida 71 para evitar la sobrecarga. Para controlar el flujo de salida/flujo de entrada, es necesaria una segunda medición de una segunda variable diferente, lo cual da una indicación exacta de la carga. Por ejemplo, la primera medición/variable podría ser la abertura de una válvula que controle el flujo de fluido refrigerante en un enfriador, mientras que la segunda medición/variable podría ser la temperatura del flujo que sea ampliado. Si son necesarias dos medidas para obtener el control adecuado del flujo de entrada a la instalación del procesamiento o una o más de sus unidades de procesamiento, el algoritmo del módulo que Evita la Sobrecarga puede abarcar pasos de cálculo donde el límite predeterminado es sustraído de la primera medición para obtener un indicador de carga. Sobre la base del indicador de carga se calcula una primera abertura de la válvula. Sobre la base de la segunda medición de la segunda variable y un punto de referencia para esta variable, se calcula entonces una segunda abertura de la válvula. Si el indicador de carga es positivo, se elige el mínimo de los dos valores de abertura de la válvula, de otro modo se elige el primer valor de abertura de la válvula. La abertura de la válvula seleccionada es entonces implementada enviando la señal de control de abertura de la válvula seleccionada a la válvula. Para lograr una respuesta rápida a un incremento en el flujo de entrada, el algoritmo para calcular la segunda abertura de válvula deberá preferiblemente permitir la acción proporcional y derivada a únicamente cerrar la válvula. Deberá apreciarse que la invención puede ser usada para evitar la sobrecarga de una pluralidad de unidades y equipo de procesamiento en la instalación de procesamiento corriente abajo. De este modo, en una modalidad de la presente invención, son combinados varios sistemas de control para controlar la válvula, véase más adelante. Esto puede ser especialmente adecuado en instalaciones de procesamiento donde los problemas de capacidad debido a las altas velocidades de flujo de gas o líquido de la línea de flujo a la mano pueden aparecer en más de un lugar en la instalación de procesamiento. La Figura 8 muestra otra modalidad de un sistema de control de retroalimentación automático 80 que comprende un módulo que Evita la Sobrecarga en un caso especial donde son usadas al menos dos unidades de control. Existen casos cuando dos o más unidades de procesamiento pueden alcanzar su carga máxima durante velocidades de flujo de gas o liquido altas de la linea de flujo a la mano. En esos casos es adecuado aplicar varias unidades de control y seleccionar la salida del controlador calculada más baja, véase la Figura 8. Un ejemplo de esa situación es cuando la velocidad de liquido alta y la velocidad de gas alta causan problemas en diferentes partes de la instalación de procesamiento. Esto será especialmente útil si puede alcanzarse un limite de capacidad de procesamiento para más de una unidad de procesamiento corriente abajo durante velocidades de flujo alto fuera de la linea de flujo en cuestión. Esto es ilustrado en la Figura 8 con dos unidades de control 81 y 82, donde la primera unidad de control 81 se muestra para recibir al menos dos primeras señales de entrada de una unidad de procesamiento corriente abajo 83 y una segunda unidad de control 82 se muestra para recibir al menos una sola segunda señal de entrada de una unidad de procesamiento corriente abajo adicional a 84. El sistema de control incluye además un selector 85 el cual nuevamente elige el valor más bajo de las señales de salida de las dos unidades de control, cuando se envía una señal de salida 86 para controlar la abertura de la válvula de una válvula 87 en una salida de la línea de flujo 88. Ahora serán descritos ejemplos detallados de modalidades del módulo que Evita la Sobrecarga con el módulo de Igualación de Flujo de Salida con referencia a las figuras 9 a 12. Las modalidades se relacionan con la mitigación del estancamiento causado por las operaciones de limpieza con taco. La Figura 9 muestra una instalación de suministro y procesamiento donde el gas y el condensado son proporcionados por varios distribuidores 90a a 90e vía una línea de flujo común 91. El equipo de procesamiento de la instalación de procesamiento de LPG (Gas de Petróleo Licuado) corriente abajo 92 puede comprender varios componentes, como separadores, intercambiadores de calor, absorbentes, y así sucesivamente. El tipo y naturaleza de sus componentes como tal no forma parte de la presente invención, y esos de este modo no explicados con ningún detalle. Se considera que una unidad desetanizante 93 forma el cuello de botella principal de la instalación de procesamiento 92 durante la recepción de estancamiento del distribuidor 90 en la línea de flujo 91. Un problema ha sido que la alimentación al desetanizador 93 con frecuencia excede su capacidad (~ 1500m3/d en el ejemplo como se muestra en la Figura 9) . El desetanizador 93 no puede separar entonces suficientemente los componentes etano (Cl) y metano (C2) de su flujo de alimentación. Como resultado demasiado Cl y C2 transportado corriente abajo es aún petróleo rico (aún RO) 94, causando desprendimiento del llamado humo negro el cual debe ser evitado debido a problemas ambientales. Este problema ha sido resuelto controlando una unidad de procesamiento receptora corriente arriba, una unidad separadora de glicol LP (Baja Presión) 95, de modo que el flujo hacia el desetanizador 93 se encuentre por debajo de su capacidad máxima siempre que el nivel del liquido del separador de glicol 95 se encuentre por debajo de su limite superior. Esta estrategia de control, ein embargo, introduce en apariencia variaciones innecesariamente altas del flujo de entrada al desetanizador 93 y/u otro equipo de proceso corriente Abajo de la instalación de procesamiento 92. El estancamiento puede requerir aún la tubería 90 de las plantas distribuidoras (no mostrada por claridad) sean cerradas debido a un nivel de líquido demasiado alto en la unidad separadora de entrada 96 de la instalación de procesamiento corriente abajo 92. Además, debido al incremento de la carga durante la recepción de estancamiento, llevada a cabo sobre los líquidos a las unidades de comprensión (no mostradas) ha ocurrido, lo cual puede dañar severamente esas unidades. La tubería 90 de la planta distribuidora puede ser una longitud sustancial, como de más de 100 km de longitud. La tubería puede necesitar ser limpiada con taco diariamente comenzando desde la planta distribuidora hasta la instalación de procesamiento 92. Esto significa que tiene que ser manejado un volumen de líquido estancado cada día por la instalación de procesamiento 92. Las variaciones de presión y flujo asociadas pueden causar problemas tanto en la instalación de procesamiento receptora del volumen estancado 92 como a los productos que suministran la tubería 90. El flujo de entrada de la línea del distribuidor 90 a la instalación de procesamiento 92 durante la limpieza con taco puede algunas veces ser más grande que el punto de referencia de un controlador de flujo para el flujo de salida del separador de glicol 95. El punto de referencia para el flujo de salida del separador 95 puede ser igual a la capacidad del desetanizador 93. Esto puede conducir a una situación donde una característica de protección de alto nivel y un controlador del separador 95 voltee y la carga al desetanizador 93 exceda su capacidad. La interacción entre los controladores de nivel y flujo puede de este modo producir un flujo de salida altamente variable del separador 95 que posteriormente oscila a través del desetanizador 93 y el petróleo aún rico 94. Esto se debe al golpeo del controlador de flujo. El controlador de flujo puede tener un punto de referencia que sea muy diferente del flujo de salida recibido por el controlador de nivel. La limpieza con taco puede de este modo perturbar la tubería del distribuidor 90 (contrapresión alta) y la instalación de procesamiento 92 (velocidades de flujo de líquido altas) . Lo siguiente describe, con referencia también a la Figura 10 y la Figura 11, como puede ser usada la presente invención para manejar el volumen estancado del líquido en la parte frontal de un taco, y como permitir una reducción en la frecuencia de limpieza con taco. Un panorama general de la estructura de control se muestra en la Figura 10. En la modalidad mostrada, el flujo en las tuberías de limpieza con taco es controlado por medio de un control de válvula de retroalimentación automático (o activo) proporcionado por el módulo de control de igualación de flujo de salida 36 y el módulo de control que evita la sobrecarga 38. Por medio del control de retroalimentación automático se proporciona una mitigación más robusta y uniforme de volúmenes estancados de la tubería 90, y la frecuencia de limpieza con taco de la tubería puede reducirse. El módulo de Igualación del Flujo de Salida 36 tiene una estructura en cascada con un circuito de control de flujo (esclavo) en cascada con un circuito de control de nivel (maestro) . Además, la abertura de la válvula de entrada 97 es controlada automáticamente sobre la base de la retroalimentación del punto de referencia de flujo de salida del condensado del separador de glicol 95 del maestro asi como las mediciones del nivel de liquido del separador 95 en lugar de evitar manualmente la sobrecarga de la unidad desetanizante 93 (véase la Figura 9) cambiando el punto de referencia del controlador de flujo de entrada de la instalación de procesamiento que está usando la retroalimentación de la medición de flujo de entrada altamente inexacta, como la técnica anterior. Esto es logrado usando el módulo que evita la sobrecarga 38. Si el módulo de Igualación de Flujo de Salida 36 ordena un flujo de salida que sea igual a o superior a la capacidad de procesamiento del desetanizador 93 corriente abajo y el nivel en el separador de glicol 95 se está aún incrementando, entonces el flujo de entrada de la tubería 90 tiene que disminuir reduciendo la abertura de la válvula de la válvula de entrada 95. Al mismo tiempo, es deseable hacer que la válvula de entrada 97 se abra tanto como sea posible. Esto es cuidando del módulo de control 38 que controla la válvula de entrada 97 usando la retroalimentación del punto de referencia de flujo de salida del condensado del separador de glicol 95. Este punto de referencia es igual a la capacidad máxima del desetanizador 93. Además, puede ser proporcionado un controlador de protección de alto nivel como parte del módulo de igualación del flujo de salida. Esto golpea si el nivel en el separador de glicol 95 alcanza un limite dado superior. La Figura 11 muestra con mayor detalle la estructura de control de la Figura 10. De los diferentes componentes mostrados allí, se proporciona un controlador de nivel LIC1 para controlar el nivel del separador de glicol 95. El propósito de este controlador es mantener la velocidad de flujo al desetanizador 93 (en la Figura 9) casi estacionario bajo condiciones normales, sin estancamiento. Esto puede ser un controlador del nivel holgadamente afinado el cual normalmente controla el nivel únicamente, es decir cuando el flujo de salida de las tuberías del distribuidor o el flujo de entrada de la instalación de procesamiento no tiene un estancamiento bastante pesado. La salida máxima permitida de este controlador de nivel LIC1 (o punto de referencia de flujo al controlador de flujo FICl) igual a la capacidad de flujo máxima del desetanizador 93. El LIC2 es un controlador del nivel de anulación estrictamente afinado para el separador 95. El LIC2 actúa cuando el nivel en el separador 95 se incrementa por encima de cierto limite. Si se asume un nivel limite del 75%, el punto de referencia de este controlador es del 75% y su propósito es "captar" rápidamente el nivel para evitar desconexiones debido a un alto nivel de liquido en el separador 95. Cuando el LIC2 actúa comienza cuando la salida de LIC1 estaba en el momento en el que el nivel pasó al 75%. La salida del LIC1 sigue entonces la salida del LIC2 hasta que el nivel es inferior al 75% y la salida del LIC2 es inferior o igual a la capacidad máxima del desetanizador 93. El LIC1 capta la salida donde LIC2 la dejó. Este tipo de operación es para asegurar la transferencia sin bombeo entre esos dos controladores, y para evitar los problemas de vuelo del integrador. La válvula de entrada 97 es controlada por medio del controlador de nivel LIC3, el cual es un derivado modificado más el controlador PI del nivel en el separador de glicol 95 con el punto de referencia igual al punto de referencia del nivel nominal. Este actúa si el punto de referencia de flujo está en o por encima de la capacidad máxima del desetanizador 93. La acción derivada puede únicamente ser permitida para contribuir a reducir la abertura de la válvula de entrada 97, y su propósito es cerrar rápidamente la válvula de entrada si el nivel en el separador de glicol 95 se está incrementando rápidamente mientras el punto de referencia de flujo es igual a la capacidad máxima. Idealmente, esto será suficientemente rápido, de modo que el control de anulación de nivel alto de separador 95 no necesite actuar. El propósito de la parte PI del controlador de nivel LIC3 es ayudar a llevar el nivel de fluido en el separador 95 nuevamente a su punto de referencia del nivel nominal. Para compensar por la ganancia cambiante, o ausencia de linealidad, cuando la caída de presión de la válvula 97 cambia, la ganancia de este controlador es programada sobre la base de esta caída de presión. El controlador de flujo FIC1 está controlando al flujo de salida del separador del glicol 95 vía la línea de flujo 98 por medio de una válvula de control 99. La FIC1 puede comprender un controlador de flujo bien afinado, y está en cascada con los controladores del nivel LIC1 y LIC2. El FIC2 es otro componente del controlador de flujo para controlar la válvula de entrada 97. El punto de referencia de este controlador de flujo es la capacidad de procesamiento máxima del desetanizador 93 en la Figura 9. El propósito de este controlador de flujo es abrir la válvula de entrada 97 cuando haya pasado el volumen de estancamiento a su través. Esto es caracterizado por el punto de referencia de flujo de salida para el separador de glicol 95 que cae por debajo de la capacidad máxima. Para compensar por la ganancia cambiante, o la ausencia de linealidad, cuando la caída de presión a través de la válvula 97 cambia, la ganancia de este controlador también es programada sobre la base de la caída de presión. El controlador del nivel LIC3 es activada únicamente si el punto de referencia de flujo se encuentra por encima de o es igual a la capacidad máxima del desetanizante 93, y en este caso el selector 74 elige una abertura de válvula que es igual al mínimo de la salida de los controladores FIC2 y LIC3. Ambos del FIC2 y LIC3 siguen este mínimo. Si el punto de referencia del flujo se encuentra por debajo de la capacidad máxima del desetanizador 93, el FIC2 es elegido por el selector 74 y el LIC3 sigue la salida del FIC2. El desempeño del sistema de control descrito anteriormente ha sido probado por simulación. Algunos de los resultados de muestran en los diagramas de la figura 12 que ilustran los valores de varias variables como función de las horas desde la última operación de limpieza con taco. El diagrama superior izquierdo muestra el nivel de fluido en el separador de glicol 95. El diagrama superior derecho muestra la tendencia de flujo de salida del separador 95 y de este modo hacia el desetanizador 93. El diagrama en la parte media izquierda muestra como la abertura de la válvula de entrada 97 es ajustada. El diagrama de la parte media derecha muestra la tubería de entrada 90 detenida. El diagrama inferior izquierdo muestra la presión y restricción en la planta que suministra la tubería de entrada 90, y el diagrama inferior derecho muestra la presión y restricción en la planta productora. Han sido detectadas simulaciones del sistema, con y sin control de retroalimentación automática de la válvula de entrada 97 a la instalación de procesamiento 92. El estudio demostró que el control automático de la válvula de entrada 97 proporciona condiciones de operación aceptables tanto para la instalación de procesamiento 92 y para los productores en la tubería 90 durante la limpieza con taco. Los resultados presentados fueron logrados con el control automático de la válvula 97 usando un módulo de control que Evita Sobrecarga 38 combinado con el módulo de control de Igualación del Flujo de Salida 36 para el separador de glicol LP 95. Sobre la base de los resultados de simulación, se espera que el desprendimiento de la instalación de procesamiento se reduzca, la frecuencia de limpieza con taco puede ser reducida y que las variaciones de presión en las tuberías del productor se reduzcan. Cuando se reduce la tasa de limpieza con taco, por ejemplo una vez cada 14 días, la velocidad de flujo-asociada con el estancamiento durante la limpieza con taco o el estancamiento inducido por el terreno debido a bajas velocidades de producción - al desetanizador 93 puede mantenerse estable y por debajo de 1500 m3/d evitando a la vez niveles demasiado altos en el separador de entrada 96 y el separador de glicol 95. En lo siguiente se describirán el módulo de Aumento o Ascenso y el módulo Estimador del Flujo de Entrada como se muestra esquemáticamente en la figura 2, con mayor detalle.

Módulo de Alimento El módulo de Aumento, aumenta automáticamente la producción, o rendimiento, de un sistema de producción de petróleo y gas o partes del mismo, siguiendo la curva de aumento o ascenso que consiste de los puntos de referencia de la velocidad de flujo y/o puntos de referencia de la presión. Esto incluye la compensación de ausencia de linealidades de los medios de control. El módulo de Aumento esta diseñado para permitir el arranque automático de la linea de flujo o un pozo rápida y eficientemente como sea posible asegurando a la vez que la producción siga una curva ascendente. La curva de aumento o ascenso puede ser predefinida. Por ejemplo, esta curva de aumento puede describir variables como puntos de referencia para las velocidades de flujo del liquido o gas de la salida de la linea de flujo o el punto de referencia para la presión del fondo-orificio en un pozo como función del tiempo. El módulo de aumento o ascenso usa el control automático de retroalimentación usando ¦mediciones o estimaciones de la variable de aumento para manipular el control automático de la abertura de los medios de control, como un regulador de producción de modo que la variable de aumento (por ejemplo el flujo del liquido de salida) sigue la curva de aumento o ascenso. Por ejemplo, un operador puede definir una restricción sobre el cambio de velocidad máximo de la velocidad de salida del liquido de la linea de flujo que el sistema de producción puede manejar. Si es instalado un medidor multifase en la salida de la linea de flujo, el módulo de Aumento hará uso de las mediciones de velocidad del liquido del medidor de flujo multifase y automáticamente aumentará la producción de acuerdo a la velocidad de cambio permitida en la velocidad de liquido. Si un medidor de flujo multifase no está disponible de velocidades de flujo liquido del módulo Estimador del Flujo de Entrada. Generalmente el módulo de Aumento es configurado para manejar no únicamente una restricción de la curva de aumento, sino varias. En este caso se puede definir las variables de aumento de modo que una disminución en los parámetros de los medios de control da como resultado una menor violación de las restricciones de la curva de aumento. De este modo, si más de una curva de ascenso va a ser manejada, el módulo de Aumento puede elegir los parámetros de los medios de control más pequeños (véase la Selección de Min en la figura 13), como la abertura de regulación de producción, de modo que cada curva de aumento sea seguida tan cerca como sea posible en el sentido de que las restricciones de la curva de aumento asociadas sean violadas tan poco como sea posible. Un ejemplo de uso de diferentes restricciones de la curva de aumento es si existen limitaciones sobre ambas de la capacidad de procesamiento de gas y liquido durante el arranque. La figura 13 muestra un diagrama de bloques de un módulo de aumento o ascenso. Pueden ser incluidos integradores para calcular preferiblemente de manera continua los puntos de referencia de aumento. Esto se basa en la velocidad de cambio dada filtrada para cada variable a ser controlada por el módulo de Aumento o Ascenso, y una medición o estimación filtrada del valor actual de la variable. Los controladores tienen funcionalidad para la programación y compensación de ganancia por ausencia de linealidades de los medios de control como la ganancia de la válvula o todos los controladores de los sistemas de control descritos aquí. También, la funcionalidad estándar para evitar el vuelo de los integradores en los controladores 1- n siguiendo la salida del selector (Selección de Min en la Figura 13) deberá ser preferiblemente incluida (no se muestra en esta figura) .

Módulo Estimador de Flujo de Entrada Todos los módulos descritos anteriormente se benefician si están disponibles mediciones de flujo en una salida de la linea de flujo corriente arriba y corriente abajo de cada volumen de almacenamiento temporal a ser controlado. Sin embargo, esas mediciones pueden con frecuencia no estar disponibles. El módulo estimador de flujo de entrada es flexible que estima las velocidades de flujo (transitorias) de petróleo y/o agua y/o liquido que entran o abandonan una o más unidades de procesamiento en un sistema de producción de petróleo y gas. El módulo estimador de flujo de entrada puede ser usado solo o en cualquier combinación con los módulos de aumento, que evita la sobrecarga o de igualación de flujo de salida. Un caso especial de esto es la estimación de las velocidades de flujo de petróleo, agua y gas que entran a un separador de entrada. Las estimaciones se basan típicamente en mediciones de proceso seleccionadas, como mediciones de flujo, niveles, presiones, temperaturas y aberturas de válvula que se localizan en el sistema de producción. Como se efectúe realmente la estimación depende de cuales mediciones estén disponibles. La estimación puede basarse en la conservación de masa, energía y/o momento (ecuaciones de balance) y/o relaciones empíricas, incluyendo relaciones entre la presión/volumen/temperatura y propiedades como la densidad y viscosidad, usando mediciones históricas y/o en línea. Los siguientes ejemplos ilustran como puede funcionar el módulo Estimador del Flujo de Entrada.

Ejemplo 1 Generalmente, para usar el módulo Estimador del Flujo de Entrada se define un subsistema de procesamiento al cual en las velocidades de flujo desconocidas (las cuales van a ser estimadas) son alimentadas y para el cual existen mediciones disponibles de los flujos que abandonan el subsistema de procesamiento definido. Además, el sistema definido deberá preferiblemente tener mediciones de nivel de líquido y presión de gas y mediciones de temperatura de modo que el volumen de petróleo, agua y gas en el subsistema de procesamiento pueda ser calculado. Un ejemplo de estimación de las velocidades de flujo de entrada de líquido se muestra en la Figura 14. Del balance de masa del subsistema de procesamiento, puede estimarse la velocidad de líquido del flujo de entrada como: r medida , medida , medida medida entrada agua petróleo agua + q petróleo donde qiiq, entrada [m3/s] es la velocidad de flujo de entrada desconocida del liquido a ser estimada medida agua [m3/s] es la velocidad de flujo de salida medida de agua qplfró o [m3/s] es la velocidad de flujo de salida medida de petróleo Vtot iiq [m3] es el volumen total de liquido (petróleo y agua) en el sistema V± [m3] es el volumen de liquido en el tanque ddee aallmmaacceennaammiieennttoo tteemmppoorraall ii.. E Enn ccoonnsseeccuueenncciiaa,, llaass vveelloocciiddaaddeess ddeell lliiqquuiiddoo ddee fflluujjoo ddee eennttrraaddaa ppuueeddeenn sseerr eessttiimmaaddaass ssoobbrree llaa bbaassee ddee mmeeddiicciioonneess ddee llaass vveelloocciiddaaddeess ddeell lliiqquuiiddoo ddee fflluujjoo ddee ssaalliiddaa yy llaa vveelloocciiddaadd ddee ccaammbbiioo eenn llooss vvoollúúmmeenneess ddee lliiqquuiiddoo aassoocciiaaddoo )) eenn eell ssiisstteemmaa..

Ejemplo 2 Otro ejemplo es estimar las velocidades de flujo de petróleo, agua, y gas entrantes a un separador de la primera etapa en un tren separador de dos etapas, véase la Figura 15. Aquí, se asume que están disponibles las siguientes mediciones: • velocidades de flujo de agua (q]™saiida ) Y gas (<1 g , sonda ) del separador de la primera etapa. • velocidad de flujo de salida de petróleo del separador de la segunda etapa {q^2¡róleo ida) • nivel de agua y petróleo del separador de la primera etapa • presión de gas {pgr°s) y temperatura (7^™) del separador de la primera etapa · nivel de petróleo del separador de la segunda etapa • presión de gas del separador de la 2da etapa Las mediciones de nivel son usadas para calcular el volumen de petróleo (¾e/o) , agua (V¿n) , y gas (V£) en el separador de la primera etapa, y el volumen de petróleo (Védelo) Y (^¿ ) en el separador de la segunda etapa. Asumiendo que es válida la ley del gas ideal, puede ser estimada la velocidad de flujo de entrada de gas, sobre la base del balance de masa, por i gas, entrada Y la velocidad del flujo de entrada de petróleo puede ser estimada sobre la base del balance de masa, por j 2da n = —— (VXra + Vida ? ?- ?2?a P gas, salida ida " petróleo, ntrada ~ , petróleo petróleo ' petróleo, salida Ira lgas.salida P petróleo, salida Mientras que la velocidad de flujo de entrada de agua puede ser calculada sobre la base del balance de masa, por v, entrada Ejemplo 3 El método más simple puede ser el uso de la ecuación (3) mencionada anteriormente usando directamente un densímetro, mediciones o estimaciones de la caída de presión a través de la válvula, y el valor de la abertura de la válvula. De manera alternativa, la ecuación (4) mencionada anteriormente puede ser usada.

Ejemplo de Interacciones de Módulo Considérese el sistema de procesamiento y su sistema de control de retroalimentación automático asociado mostrado en la Figura 16. Por simplicidad únicamente se trata un tanque de almacenamiento temporal con este ejemplo. Sin embargo, es fácil extender el ejemplo a un número arbitrario de tanques de almacenamiento temporal, como tanques de almacenamiento temporal de una instalación de procesamiento completa.

Una línea de flujo 40 tiene una válvula 41 localizada en su salida. Se asume que el tanque de almacenamiento temporal es un separador de dos fases (gas/líquido) 42 con mediciones de la presión de gas PT (señal 43), temperatura del gas TT (señal 44), y nivel del líquido LT (señal 45) . El flujo de gas de salida es controlado usando una válvula 46 y medido por un medidor de flujo del gas FT (señal 47) . El flujo del líquido de salida es controlado usando una válvula 48 y medido por un medidor de flujo de líquido FT (señal 49) . El sistema de control comprende los módulos funcionales: el Estimador de Flujo de Entrada, Evita la Sobrecarga, Igualación de Flujo de Salida, y Aumento que interactúan entre sí como se muestra en la Figura 16. El módulo de igualación de flujo de salida consiste de los submódulos: una funcionalidad a nivel superior (por ejemplo el tercer submódulo como se describió anteriormente, una funcionalidad de Desacoplamiento y Compensación para la geometría del contenedor (por ejemplo el segundo submódulo como se describió anteriormente) , y una parte del módulo de igualación de flujo de salida indicado como "Figura 3" en esta figura (por ejemplo el primer submódulo como se describió anteriormente) . El sistema de control usa las mediciones 43, 44, 45, 47 y 49 como señales de entrada para controlar las aberturas de válvula de la válvula 41 (señal 49), válvula 46 (señal 61) y válvula 48 (señal 62). Puesto que no existen mediciones del flujo de entrada del separador, el módulo Estimador de Flujo de Entrada estima este flujo sobre la base de las mediciones 43, 44, 45, 47 y 49 usando el método como se describió anteriormente para este módulo. Las señales de salida 63, 64 del módulo Estimador del Flujo de Entrada son estimaciones dinámicas de una velocidad de flujo de gas y estimaciones dinámicas de una velocidad de flujo de liquido hacia el separador de gas/liquido 42. Esas estimaciones son usadas por el módulo de aumento, el módulo que evita la sobrecarga, y el submódulo de nivel superior (tercero) del módulo de igualación de flujo de salida. El módulo de aumento usa esas estimaciones para el control automático de retroalimentación 49 de la válvula de entrada 41, de modo que la producción se eleve de manera preferible continuamente en una forma óptima siguiendo una curva de aumento. El módulo que evita la sobrecarga usa mediciones de la presión de gas 43 y nivel de liquido 45 en el tanque de almacenamiento temporal 42 además de las estimaciones de velocidad de flujo de entrada dadas por el módulo estimador del flujo de entrada. Dependiendo de la condición especifica, este módulo también puede usar la medición de la temperatura del gas 44. Las señales de salida del módulo que evita la sobrecarga son valores/puntos de referencia para la abertura de la válvula 49, y puntos de referencia para el flujo de gas de salida y el flujo de liquido de salida 67, 68 del separador 42. El submódulo del nivel superior (tercero) del módulo de Igualación de Flujo de Salida usa las mediciones 43, 44, 45, 47, 49 y estimaciones de flujo de entrada dadas por el módulo Estimador de Flujo de Entrada. Este calcula puntos de referencia de flujo de salida para gas y liquido 65, 66. Esos puntos de referencia 65, 66 son enviados al Administrador de puntos de referencia de la Figura 3 del módulo de Igualación del Flujo de Salida. La funcionalidad de desacoplamiento calcula correcciones del punto de referencia (señal 69) para el flujo de gas y el flujo de liquido de salida de modo que el nivel de liquido y la presión de gas se desacoplen entre si. Este usa las mediciones 43, 44 y 45 como entradas. La funcionalidad de Compensación de la Geometría del Contenedor usa las mediciones 43, 44 y 45 como entradas y calcula correcciones de punto de referencia (señal 100) para el flujo de líquido y flujo de gas de salida de modo que las ganancias de proceso variables debidas a la geometría del contenedor sean canceladas. Sobre la base de la situación actual, el Administrador de puntos de Referencia selecciona los puntos de referencia para los flujos de salida de los puntos de referencia proporcionados por el submódulo de nivel superior (tercero) del módulo de Igualación de Flujo de Salida y el módulo que Evita la Sobrecarga, como es indicado en la figura 16 por las señales 67 y 68. Puesto que existe un submódulo de nivel superior (tercero) del módulo de Igualación de Flujo de Salida presente, los puntos de referencia de los Controladores Maestros (de la Figura 3) no son usados. Los puntos de referencia seleccionados son enviados a los controladores de flujo de la Figura 3 cuyas salidas son los valores para la abertura de la válvula de gas 61 y la abertura de la válvula de liquido 62. El método de acuerdo a la presente invención puede ser implementado como programas y sistemas de programación o software, componentes físicos de computación o hardware, o una combinación de los mismos. Un producto de programa de computadora que implementa el método o parte del mismo comprende programas y sistemas de programación o software o un programa de computadora ejecutado en una computadora, procesador o microprocesador para propósitos generales, o adaptado especialmente. Los programas y sistemas de programación o software incluyen elementos del código de programas de computadora o porciones del código de programas y sistemas de programación o software que hacen que la computadora lleve a cabo el método usando al menos uno de los pasos de acuerdo al método de la invención.

El programa puede ser almacenado todo o en partes, sobre, o en, uno o mas medios legibles por computadora adecuados o medios de almacenamiento de datos como un disco magnético, CD-ROM o disco DVD, disco duro, medios de almacenamiento de memoria magneto-óptica, en una RAM o memoria volátil, en una ROM o memoria instantánea, como instrucciones fijas o firmware, o en un servidor de datos . Será comprendido por aquellos expertos en la técnica que pueden hacerse varias modificaciones y cambios a la presente invención sin apartarse del alcance de la misma, lo cual es definida por las reivindicaciones anexas.

Claims (33)

1. REIVINDICACIONES 1. Método para el control de retroalimentación y/o verificación automática de un sistema de producción de petróleo y/o gas, o partes del mismo, el cual incluye una o más unidades de procesamiento y/o una o más lineas de flujo y/o uno o más medios de control, caracterizado porque el método incluye el paso de: - medir o estimar valores de al menos un nivel o presión o velocidad de flujo o indicador de carga asociado con al menos una de las unidades de procesamiento y/o lineas de flujo, y al menos uno de los siguientes pasos: - calcular parámetros, es decir valores de puntos de referencia asociados, para los medios de control sobre la base de al menos una variable controlada en forma del nivel o presión o velocidad de flujo o indicador de carga medido o estimado, incluyendo la compensación de falta de linealidad de los medios de control; - estimar al menos una de las velocidades de flujo de petróleo, gas, agua o liquido y/o salida de al menos una de las unidades de procesamiento y/o de lineas de flujo.
2. 2. Método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el paso de calcular parámetros de los medios de control sobre la base de al menos una de las variables controladas comprende al menos uno de los siguientes pasos: - mitigar variaciones de la velocidad de flujo a través del sistema de producción, o partes del mismo, utilizando la capacidad de almacenamiento temporal disponible en el sistema de producción, o partes del mismo, - evitar que el sistema de producción, o partes del mismo, se sobrecargue sobre la base de al menos un indicador de carga asegurando a la vez que el rendimiento del sistema de producción, o partes del mismo, no se restrinja mas de lo necesario, - aumentar automáticamente el rendimiento del sistema de producción, o partes del mismo, - sobre la base de mediciones y/o estimaciones en linea.
3. 3. Método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el paso de estimación se lleva a cabo usando un módulo Estimador de Flujo de Entrada, preferiblemente en forma de un detector flexible.
4. 4. Método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque los pasos de mitigación, evitar la sobrecarga, aumento automático son llevados a cabo usando módulos de control, preferiblemente módulo de Igualación del Flujo de Salida, un módulo que Evita la Sobrecarga, y un módulo de Aumento, respectivamente.
5. 5. Método de conformidad con la reivindicación 3 ó 4, caracterizado porque los módulos son módulos funcionales que comprenden algoritmos basados en componentes dinámicos y/o en estado estacionario, como controladores PID, balances de masa, energía y momento dinámicos y/o estacionarios.
6. 6. Método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 3-5, caracterizado porque los módulos son todos usados integrados para cooperar o interactuar entre si en cualquier combinación que comprenda dos o más módulos, o son usados por separado.
7. 7. Método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 3-6, caracterizado porque el módulo Estimador de Flujo de Entrada es usado solo o en cualquier combinación con los módulos de control.
8. 8. Método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 3-7, caracterizado porque cuando una variable controlada es una velocidad de flujo y no es medida, preferiblemente se obtiene una estimación del módulo Estimador del Flujo de Entrada.
9. 9. Método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el paso de compensación de la ausencia de linealidades incluye el paso de: - cancelar, de manera aproximada o exacta, agentes indeseables de la ausencia de linealidades, como cambios en los medios de control y/o ganancias de proceso.
10. 10. Método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque los cambios en las ganancias de los medios de control son cancelados sobre la base del cálculo de la relación de cambio en las velocidades de flujo asociadas para cambiar los parámetros de los medios de control asociados, y los cambios a la ganancia de proceso son cancelados sobre la base de un cálculo de la relación de la velocidad de cambio en las variables controladas, como las presiones de gas y/o niveles de líquido, a cambios en velocidades de flujo asociadas.
11. 11. Método de conformidad con la reivindicación 9 ó 10, caracterizado porque los cambios a la ganancia de proceso son cancelados sobre la base del cálculo de la relación de la velocidad de cambio a las variables controladas, como las presiones de gas y/o niveles de líquidos, a cambios en las velocidades de flujo asociadas sobre la base de información acerca de la geometría del contenedor .
12. 12. Método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el paso de mitigar las variaciones de velocidad de flujo incluye el paso de: - calcular la capacidad de almacenamiento temporal disponible sobre la base de información acerca del intervalo de variación permitido para las variables controladas como los niveles y/o presiones y mediciones y/o estimaciones de las variables controladas.
13. 13. Método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado por la determinación de la información acerca del intervalo de variación permitido para las variables controladas ya sea por el método en sí o externamente o proporcionada por un usuario.
14. 14. Método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 2 ó 12-13, caracterizado porque el paso de mitigar las variaciones de velocidad de flujo incluye además el paso de: - calcular parámetros para los medios de control que minimicen las variaciones de velocidad de flujo dada la capacidad de almacenamiento temporal disponible sin restringir el rendimiento de producción más de lo necesario.
15. 15. Método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1, 2 ó 14, caracterizado porque el cálculo de los parámetros se basa en un algoritmo de Control Predictivo de Modelo (MPC) y/o un conjunto de controladores PID (Proporcional + Integral + Derivada) .
16. 16. Método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque el paso de calcular los parámetros para los medios de control incluye además el paso de: -compensar para los acoplamientos indeseables entre los medios de control y las variables controladas, preferiblemente usando una funcionalidad del Desacoplamiento .
17. 17. Método según la reivindicación 2, caracterizado porque el paso de evitar la sobrecarga incluye el paso de: - calcular a los indicadores de carga por medio de los valores de medición y/o estimación de al menos una variable que contiene información acerca de la carga del sistema de producción con relación a la carga máxima/o mínima.
18. 18. Método según la reivindicación 17, caracterizado porque las variables incluyen: las aberturas de la válvula de control o regulación, niveles de liquido, presiones, temperaturas, velocidades de flujo, densidades, rpm del compresor, y potencia del compresor o mediciones derivadas como función de las mismas.
19. 19. Método según la reivindicación 17, caracterizado por el mantenimiento automático de los indicadores de carga no positivos y tan cerca como sea posible de cero sin restringir el rendimiento de producción más de lo necesario.
20. 20. Método según la reivindicación 2, caracterizado porque el paso de aumento del rendimiento del sistema de producción, o partes del mismo, incluye: - medir o estimar las variables controladas, y - calcular los parámetros de los medios de control de modo que las variables de control sigan al menos una curva de aumento para las variables controladas como función del tiempo.
21. 21. Método según la reivindicación 20 caracterizado porque el paso de cálculo incluye los pasos de: calcular los parámetros de los medios de control por cada curva de aumento y seleccionar los parámetros de los medios de control asociados con la menor violación de las restricciones de la curva de aumento asociadas con la curva de aumento.
22. 22. Método según la reivindicación 21, caracterizado porque el paso de cálculo incluye el paso de: - redefinir las variables controladas y/o la curva de aumento de modo que la disminución de los parámetros de los medios de control de cómo resultado una disminución en la violación de las restricciones de la curva de aumento asociada, y porque el paso de selección se lleva a cabo seleccionando los parámetros de los medios de control mas pequeños .
23. 23. Método según cualquiera de las reivindicaciones 20-22, caracterizado porque la variable de control es una velocidad de flujo, como la velocidad de flujo a través de una válvula de entrada del sistema de producción .
24. 24. Método según cualquiera de las reivindicaciones 20-22, caracterizado porque la variable controlada es una presión del sistema de producción, como la presión en el fondo del pozo en el pozo.
25. 25. Método según cualquiera de las reivindicaciones 20-22, caracterizado porque el método se lleva a cabo de manera automática y sustancialmente continua.
26. 26. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque el paso de estimar las velocidades de flujo se basa en un balance de masa y/o en un balance de energía y/o o un balance de momento y/o una relación empírica asociada con el sistema de producción, o partes del mismo, usando valores históricos y/o en línea de las mediciones y/o estimaciones.
27. 27. Método según la reivindicación 1 o 26, caracterizado porque el paso de estimación se basa en al menos un balance de masa dinámico.
28. 28. Método según la reivindicación 26, caracterizado porque las relaciones empíricas proporcionan información acerca de la relación entre las mediciones y/o estimaciones y las velocidades de flujo estimadas.
29. 29. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 o 26-27, caracterizado porque el paso de estimación incluye el paso de: - calcular las velocidades de flujo de entrada del líquido usando la ecuación de balance de masa: n medida , medida d > y medida , medida "liq,entrada ~~ ^ lotjiq "agua "petróleo ~ ^ ' ^"S"0 * petróleo del sistema de producción o partes del mismo donde las velocidades del líquido de flujo de entrada qnq,in es estimada sobre la base de mediciones de las velocidades del líquido del flujo de salida qam^ , q^m eo y la velocidad de cambio de los volúmenes de líquido asociados en el sistema d/dt(vUil} )
30. 30. Sistema de control para el control y/o verificación automática de retroalimentación de un sistema de producción de petróleo/o gas o partes del mismo, que comprende medios para llevar a cabo un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-29.
31. 31. Producto de programa de computadora que comprende medios de código de computadora y/o porciones de código de programación y sistemas de programación o software para hacer que el procesador efectúe uno o más pasos de cualquiera de las reivindicaciones 1- 29.
32. 32. Producto de programa de computadora según la reivindicación 31 suministrado vía una red, como la Internet.
33. 33. Medio legible por computadora que contiene un producto de programa de computadora de acuerdo a la reivindicación 31 o 32.