مهندسی مخزن کاربردی (۵): شبیه‌سازی مخزن

شبیه‌سازی مخزن یک ابزار قدرتمند جهت مدیریت مخزن، فهم زمین‌شناسی مخزن و پیش‌بینی رفتار مخزن در سناریوهای مختلف توسعه می‌باشد.

۱- درشت‌نمایی گریدها (Upscaling)

یکی از رایج‌ترین کارهایی که در شبیه‌سازی مخزن انجام می‌دهند، درشت‌نمایی مدل زمین‌شناسی است. این کار را بدین جهت انجام می‌دهند که مدل‌های شبیه‌سازی دارای سلول‌های بسیار زیادی هستند و انجام محاسبات برای این تعداد بالای سلول‌ها بسیار دشوار است.

در ادامه مثالی واقعی از یکی از میادین ایران را آورده‌ام که شما می‌توانید سایز و تعداد سلول‌ها را برای حالت‌های قبل و بعد از upscaling مشاهده کنید:

همانطور که مشاهده می‌شود تعداد سلول‌ها در جهت i و j ثابت باقیمانده و فقط در جهت k کاهش یافته است. می‌توان اینگونه تصور نمود که سلول‌ها در جهت عمودی merge شده‌اند (layers merging).

برای Upscaling خواص مدل زمین‌شناسی از الگوریتم‌های زیر استفاده شده است:

یادآوری: در این پست در مورد انواع روش‌های میانگین‌گیری صحبت کرده‌ام.

یادآوری: در این پست در مورد مفهوم NTG صحبت کرده‌ام.

جهت نظارت بر کیفیت upscaling مدل، پارامترهای میانگین و ذخایر برای مورد P50 مورد مقایسه قرار گرفته است:

یادآوری: در این پست در مورد ذخیره (reserve) و همچنین مفهوم P50 صحبت کرده‌ام.

تذکر: این پست به مرور تکمیل می‌شود.

۲- ساخت و راه‌اندازی مدل دینامیک

این مرحله بر اساس مدل زمین‌شناسی (Geologic model) و داده‌های مهندسی مخزن می‌باشد. مدل شبیه‌سازی شامل موارد زیر می‌شود:

  • مسیر چاه‌ها
  • داده‌های تاریخچه تولید چاه (دبی گاز، مایع و نفت، فشار، تولید تجمعی)
  • جداول VFP برای هر چاه
  • تکمیل چاه
  • محدودیت تجهیزات و زیر ساخت‌ها
  • داده‌های خواص مخزن (مثل تخلخل، تراوایی، NTG، ویسکوزیته، ضخامت مخزن، اشباع نفت، ضریب حجمی تشکیل نفت، فشار حباب، تراکم‌پذیری سنگ و سیال، نفت درجای اولیه، نسبت گاز به نفت و …)
  • خواص سیال
  • خواص سنگ (مثل منحنی‌های تراوایی نسبی و تراکم‌پذیری سنگ)
  • محدودیت‌های چاه
  • و …
  • ویژگی‌های آبده (برای مثال ممکن است که از مل Carter Tracy استفاده شود که در اکلیپس با کیورد AQUCT نمایش داده می‌شود)

حال نوبت به راه‌اندازی هیدرواستاتیکی مدل (Hydrostatic model initialization) می‌رسد. با استفاده از داده‌های فشار اولیه و همچنین سطوح اولیه تماس، مدل هیدرواستاتیکی راه‌اندازی می‌شود.

راه‌اندازی دینامیکی مدل (Hydrodynamic model initialization) نیز با داشتن اشباع اولیه آب (که در مدل زمین‌شناسی بدست آمده است) در نرم‌افزار اکلیپس انجام می‌شود.

۳- تطابق تاریخچه (History matching)

به منظور بررسی کیفیت تطابق تاریخچه، برای مثال “دبی نفت بدست آمده از مدل شبیه‌سازی و داده‌های واقعی” را با یکدیگر مقایسه می‌کنیم:

۴- استراتژی توسعه میدان

پس از حصول یک تطابق تاریخچه خوب، حال نوبت به یافتن استراتژی توسعه مخزن می‌رسد. در حقیقت هدف از شبیه‌سازی، پیش‌بینی رفتار مخزن در آینده است و اکنون باید چندین سناریو را شبیه‌سازی کنیم تا متوجه شویم که کدامیک بهتر هستند.

برای مثال ممکن است که برای یکی از سازندهای یکی از میادین سناریوهای زیر در نظر گرفته شود:

  • تولید در حالت مبنا (Base line): در این حالت هیچ کاری روی میدان انجام نمی‌دهیم.
  • تولید حالت مبنا + بهینه سازی + فرازآوری مصنوعی: در این حالت مثلا چاه‌های موجود را بهینه‌سازی می‌کنیم. به عنوان مثال ممکن است که لوله مغزی را بهینه کنیم تا چاه بتواند تولید طبیعی داشته باشد. یا اینکه ممکن است به منظور کاهش water cut، عملیات تعمیری انجام دهیم.
  • حفاری چاه جدید: حفاری چاه‌های میانی (Infill drilling) عمودی به منظور دستیابی به نفت باقیمانده در میدان
  • حفاری چاه افقی + فرازآوری مصنوعی
  • تزریق آب: حفر چند چاه تزریقی جهت جابجایی نفت باقیمانده و همچنین دفع آب اضافی تولید شده

نکته: اگر فرض کنیم که ضریب بازیافت (Recovery factor) اولیه میدان ۱۴ درصد است، هر کدام از سناریوهای ذکر شده منجر به افزایش ریکاوری به مقدار مشخصی می‌شوند. مثلا ممکن است که سناریوی “حالت مبنا” ضریب بازیافت را ۶ درصد افزایش دهد. سناریوی “تولید جالت مبنا + بهینه سازی + فرازآوری مصنوعی” ضریب بازیافت را ۶ درصد دیگر افزایش دهد و … 

در فرایند شبیه‌سازی سناریوهای تولیدی، پارامتر target production plateau بسیار مهم است. برای مثال ممکن است برای یک میدان در حدود ۸۰ هزار بشکه نفت در روز باشد.

همچنین یافتن مکان بهینه حفاری چاه‌ها نیز بسیار بسیار مهم است.

بعد از اجرای سناریوها در شبیه‌سازی، ممکن است که در یک میدان سناریوی تزریق آب به همراه اجرای فرازآوری مصنوعی منتج به بیشترین ریکاوری شود.

تذکر: این پست به مرور تکمیل می‌شود.

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

*

code