New explicit solver for pipeline networks

Utviklingen av LedaFlow er koblet til behovene fra olje og gassindustrien. LedaFlow valideres med data fra industrien. En viktig del blir at brukerne, som identifisere aktuelle områder for videreutvikling, tilgjengeliggjør data for verifikasjon. Kommende olje og gass utbygginger vil være mer komplekse nettverk bestående av eksisterende infrasturtur, koblet ved bruk av tie-backs til nye felt som er både dypere og lengre unna. En mer utstrakt bruk av tie-backs på denne måten vil kunne spare CO2-utslipp ved at man bygger færre nye installasjoner. Vi ønsker å utvikle LedaFlow til å støtte løsningen på utfordringer ved design av tie-back. Senere vil bruken av LedaFlow dreie seg om å støtte produksjon slik at man feks holder seg utenfor slugging området. LedaFlow Slug Capturing representerer et paradigmeskifte for dynamisk flerfasesimulering og muliggjør nøyaktige prediksjoner av transiente rørstrømninger, typisk er dette slugstrømning. For Slug Capturing blir sluggene løst i gridet, dvs at sluggen er en sekvens av stratifisert og boble-strømningseksjoner. Til dette trenges en mye mer nøyaktig numerisk løser enn det som er brukt ved midlede korrelasjoner. En eksplisitt løser er valgt pga dens egenskaper til å redusere numerisk diffusjon i tillegg til at den er bedre egnet for parallellisering. I LedaFlow er denne teknologien allerede realisert for enkle rørstykker og vi vil nå utvide og demonstrere teknologien for rørnettverk. For å støtte alle mulige fluidsammensetninger må energibalansen og sporing av sammensetningen bli implementert i den eksplisitte løseren. Til slutt vil vi legge til de enheter som typisk hører med i et rørnettverk. Når funksjonaliteten kommer på plass vil vi sammenligne simulerte data med tilgjengelig feltdata. Dette er feltdata som vi får fra våre samarbeidspartnere i industrien og som vi vil bruke til å identifisere avvik hvor modellen ikke er god nok og bruke resultatene som videre retningsgivere for hvor det fremdeles må gjøres forbedringer.

LedaFlow has already proven and demonstrated a new explicit solver for single pipe Slug Capturing 2 that improved speed and accuracy for multiphase flow simulations. However, for complex fields the new Slug Capturing 2 technology still falls short since we fail to match new field data received via an ongoing LedaFlow Demonstration JIP (LIFT III). One such failed application is calculation of fatigue contribution in deep-water risers due to slugging initiated in connected tiebacks. This has far-reaching consequences from oil leaks if not estimated properly and hence under-designed. We also see that the current limitation to single pipe falls short on comparison vs. field data since we are missing capability of addressing the entire system e.g. network of pipelines and wells. LedaFlow Technologies DA has financed a research activity to develop this functionality through Explicit Solver Project and we would like to combine the results of this project with the ongoing Demonstration JIP by expanding the scope to demonstrate new explicit solver for network of pipelines. This requires new type of numerical integration for our explicit solver that needs to be demonstrated by matching the new field data more accurately. This new explicit network solver for pipe-networks is unique amongst multiphase flow simulators in the market and can be used in several future applications as well. For example, it can be used in CCUS applications that may require the increased accuracy that is offered by explicit solvers compared to more common implicit solvers. We also intend to use the new capability as infrastructure to deploy results from another ongoing innovation project Chemflow IPN (Project Number 329658). Early indications are that results from Chemflow IPN together with explicit network solver could potentially help cover the gaps we mention above vs. field data. Investigation and demonstration of such improvement is an urgent need but is not in scope of any ongoing projects.