آموزش مدلسازی چاه (بخش ۱۱): ساخت جداول VFP برای شبیه‌ساز مخزن

یکی از کاربردهای مهم نرم‌افزارهای مدلسازی چاه مثل Pipesim و Prosper، ساخت جداول VFP یا به عبارتی (Vertical Flow Performance) برای استفاده در نرم‌افزارهای شبیه‌سازی مخزن (مثل Eclipse) است. جداول VFP تحت عنوان جداول VLP نیز شناخته می‌شوند (Vertical Lift Performance). این جداول (منحنی ها) در حقیقت همان نمودارهای TPR هستند که عملکرد جریان عمودی در ستون چاه را نشان می‌دهند.

پیشنهاد آموزشی: آموزش نرم‌افزار پراسپر (Prosper)

پیشنهاد آموزشی: آموزش جامع نرم‌افزار اکلیپس ۱۰۰ و ۳۰۰ (Eclipse 100 & 300)

گزینه‌هایی در هر دو نرم‌افزار وجود دارد که به کاربر این امکان را می‌دهد تا جداول VFP را برای یک محدوده مشخصی از پارامترهای مختلف ایجاد کند و سپس از نرم‌افزار خروجی گرفت و در نرم‌افزارهای شبیه‌سازی مخزن استفاده کرد.

منظور از “یک محدوده از پارامترهای مختلف” چیست؟

یعنی اینکه شما برای چند تا پارامتر مشخص مثل دبی، نسبت گاز به نفت، برش آب، فشار ولهد و … آنالیز حساسیت انجام داده و منحنی‌های VLP (که نمایانگر عملکرد جریان در ستون چاه است) را برای مقادیر مختلف این پارامترها رسم می‌کنید. بقیه حالات را نرم‌افزار درون‌یابی می‌کند.

پس از Run کردن نرم‌افزار، جداول VFP برای نرم‌افزار اکلیپس (مقادیر فشار ته چاهی) به صورت زیر ایجاد می‌شوند:

سوال اینجاست که مفهوم جداول VFP چیست؟

با نرم‌افزار اکلیپس مدل مخزن را ساخته و چاه‌ها را در مدل تعریف می‌کنیم. با ران کردن مدل، فشار ته چاه (Bottomhole Pressure – BHP) را برای چاه‌هایی که تعریف کرده‌ایم بدست می‌آوریم. از طرفی فشار ولهد (Tubing Head Pressure – THP) تمام چاه‌ها همواره توسط بهره‌بردار ثبت می‌شود. حال با استفاده از جداول VFP، فشارهای ولهد ثبت شده را به فشار ته چاهی تبدیل کرده و با فشارهای ته چاهی محاسبه شده توسط اکلیپس مقایسه می‌کنیم. پارامترهای مدل را باید به گونه‌ای تغییر بدهیم که این دو فشار ته چاهی بر هم منطبق‌شوند. اما گاهی نیز مهندس بهره‌بردار در ساخت جداول VFP ضعیف عمل می‌کند و جداول درستی به دست مهندس مخزن نمی‌رساند. اینجاست که اهمیت تخصص شما مشخص می‌شود!

در شبیه‌سازی مخزن، جداول VFP جزو پارامترهای مچ حساب می‌شوند.

پیشنهاد برای مطالعه: ۵ مهارت اصلی مورد نیاز مهندسان مخزن

پیشنهاد آموزشی: آموزش درس شبیه سازی مخزن

منحنی‌های VLP بیانگر چه چیزی هستند؟

برای مثال اگر WHP=300 psia و Water cut=2% و GOR=650 scf/stb باشد، منحنی VLP بیانگر مقدار فشار ته چاهی برای مقادیر مختلف دبی است. با توجه به اینکه هدف از شبیه‌سازی مخزن پیش‌بینی آینده مخزن می‌باشد، بنابراین می‌‌بایست مدل را برای حالت‌های مختلفی که ممکن است در آینده بوجود بیاید ران کرد و نتایج را مشاهده نمود. در حقیقت ما فشار ولهد را در همه چاه‌ها به صورت مستمر ثبت می‌کنیم، اما برای تبدیل فشار ولهد به فشار ته چاهی و استفاده در تطابق تاریخچه، نیاز به جداول VFP می‌باشد.

منحنی VLP برای چاهی با جریان طبیعی به صورت زیر می‌باشد:

این منحنی از دو بخش تشکیل شده است:

منحنی سمت چپ: این بخش از منحنی را Gravity dominated یا Unstable region می‌نامند. در این بخش از منحنی با افزایش دبی، مقدار فشار ته چاهی مورد نیاز برای حمل سیال به سطح کاهش می‌یابد. در این بخش از منحنی به دلیل اینکه سرعت مایع کم است، بنابراین لغزش زیادی بین فازهای مایع و گاز وجود دارد. لغزش بیشتر منجر به چگالی بیشتر مخلوط و بنابراین افت فشار بیشتر می‌شود.

پیشنهاد آموزشی: آموزش ویدئویی درس جریان سیالات دوفازی در خط لوله

منحنی سمت راست: این بخش از منحنی را Friction dominated یا Stable region می‌نامند. در این بخش از منحنی با افزایش دبی، مقدار فشار ته چاهی مورد نیاز برای حمل سیال به سطح افزایش می‌یابد. افزایش سرعت (و در نتیجه افزایش اصطکاک) ناشی از افزایش دبی باعث تثبیت شرایط چاه می‌شود و احتمال Heading و سایر ناپایداری‌ها را کاهش می‌دهد.

نکته: اگر چاه پکر نداشته باشد، مقداری از سیال چاه به دلیل عدم وجود پکر وارد فضای دالیز (آنالوس – Annulus) می‌شود. گاز این سیال آزاد شده و در بالای دالیز انباشته می‌شود در حالی که نفت با گاز محلول کمتر در قسمت پایین دالیز تجمع می‌یابد. با ادامه این فرایند، فشار در آنالوس (یعنی casing head pressure) مدام در حال افزایش است. هنگامی که این فشار به مقدار بالایی می‌رسد، شروع به هل دادن نفت بدون گاز (یا کم گاز) در قسمت پایین دالیز به داخل لوله مغزی می‌کند. نفت بدون گاز سنگین است و حمل آن به سطح دشوار می‌شود. در این حالت جریان چاه نامنظم می‌شود و تا مدتی چاه ممکن است به جریان خود ادامه دهد. اما مرحله‌ای پیش می‌آید که ته چاه با ستونی از نفت مرده (نفتی که گاز محلول کمی دارد) پر می‌شود و فشار ته چاهی دیگر برای بلند کردن آن کافی نیست. در این مرحله اگر بخواهید با عملیات CTU (احیای چاه با لوله مغزی سیار) چاه را فعال و زنده کنید، چاه دوباره شروع به تولید می‌کند، اما پس از چند روز دوباره به دلیل همان پدیده‌ها می‌میرد. وجود یک پکر تضمین می‌کند که هیچ نفت مرده‌ای در ته چاه انباشته نمی‌شود، بنابراین ممکن است چاه برای مدت طولانی‌تری به جریان خود ادامه دهد. همچنین گاهی اوقات کاهش سایز لوله مغزی ممکن است طول عمر تولید طبیعی چاه را بیشتر کند.

پیشنهاد آموزشی: آموزش آنالیز عملکرد چاه با استفاده از نرم‌افزار پایپ‌سیم (Pipesim)