آموزش مدلسازی چاه (بخش ۱۴): چند توصیه بسیار مهم برای کالیبراسیون مدل چاه

توصیه می‌کنم مدل‌هایی که با پایپ‌سیم یا پراسپر ساخته‌اید را به صورت روتین و منظم به منظور مطابقت با شرایط میدانی و سیال کالیبره کنید. این کار تضمین می‌کند که طراحی یا بهینه‌سازی انجام‌شده بر اساس مدلی است که بیشترین مطابقت را با شرایط واقعی میدان دارد؛ در نتیجه شما بیشترین منفعت را از مدلسازی چاه خواهید برد.

آزمایش‌های خواص سیال (PVT Tests)، داده‌های چاه‌آزمایی (Well test data) و اطلاعات گرادیان فشار و دما (FGS/SGS) از جمله مهمترین داده‌های مورد نیاز برای کالیبراسیون مدل چاه می‌باشند.

پیشنهاد برای مطالعه بیشتر: آزمایش ثبت گرادیان دما و فشار جریانی و ساکن در ستون چاه (FGS/SGS)

هر زمان که عملیات چاه‌آزمایی یا آنالیز سیال انجام شد، پیشنهاد می‌شود که مدل‌های چاه را کالیبره کنید. اگر امکاناتی در دسترس دارید که می‌توانید داده‌ها را به صورت پیوسته اندازه‌گیری‌ کنید (مانند گیج ته‌چاهی و جریان‌سنج‌ها که به ترتیب داده‌های فشار و دبی را به صورت پیوسته ثبت می‌کنند)، کالیبراسیون را به دفعات بیشتری انجام دهید.

مقادیر محاسبه‌ شده (Calculated) و اندازه‌گیری شده (Measured) برای دبی‌ها، فشار و دما باید در طول زمان ارزیابی و مقایسه شوند. فرایند کالیبراسیون چاه از زمانی آغاز می‌شود که این دو مقدار محاسبه شده و اندازه‌گیری شده بیشتر از یک حد آستانه‌ای از هم فاصله بگیرند.

تعداد دفعات کالیبراسیون چاه‌ها ممکن است به صورت روزانه یا حتی ماهانه باشد و این موضوع بستگی به مقدار دیتای در دسترس دارد. گاهی اوقات بر روی چاه تجهیزات ابزار دقیقی نصب شده که قادر به اندازه‌گیری پیوسته داده‌ها هستند، گاهی نیز داده‌ها به صورت دوره‌ای ثبت می‌شوند.

فشار مخزن استفاده شده به عنوان ورودی مدل باید بر اساس یک decline model ای باشد که به طور مداوم بروز می‌شود.

همچنین مهم است که چاه‌ها را over-calibrated نکنیم! همیشه می‌توان با تیون کردن پارامترهای مدل، داده‌های تولید را به خوبی مچ کرد و به عبارتی دیگر گاهی اوقات این تیون کردن تا حد افراطی پیش می‌رود! بنابراین باید مراقب بود که این مچ با فیزیک سیستم در تناقض نباشد.

برای انجام این کار، پارامترهای تیون (tuning parameters) باید روند داشته باشند و در طول زمان تغییرات نامنظم و ناگهانی نداشته باشند! به عنوان مثال، در چاه‌های بالغ (mature wells)، برش آب (water cut – WC) به طور کلی باید روند رو به رشد آرامی داشته باشد، همانطور که ضریب پوسته با کاهش تدریجی کیفیت تکمیل چاه، به مرور زمان افزایش می‌یابد. Wear factors در پمپ‌ها نیز باید به تدریج در طول زمان افزایش یابد تا اینکه حول یک مقدار مبنا نوسان کند. ضریب تصحیح افت فشار اصطکاکی (Friction factor correction) برای جریان چندفازی نیز باید کوچک و مقدار آن در چند زمان مختلف با یکدیگر سازگار باشد. بنابراین، بررسی مقادیر پارامترهای تیون برای اطمینان از اینکه این پارامترها مقادیر و روند معقولی نسبت به شرایط عملیاتی دارند ضروری می‌باشد.

کالیبراسیون مدل چاه معمولاً باید به ترتیب زیر انجام شود:

• کالیبراسیون مدل سیال (به خصوص نقطه حباب)
• کالیبراسیون عملکرد ورودی مخزن یا همان IPR (تطبیق داده‌ها با استفاده از نتایج چاه‌آزمایی، دبی و فشار ته‌چاهی)
• کالیبراسیون عملکرد لوله مغزی یا همان VLP (تطبیق داده‌ها با استفاده از داده‌های گرادیان فشار یا یک سری تنظیمات ساده بر اساس دما (WHT) و فشار سرچاهی (WHP))
• کالیبراسیون تنظیمات تجهیزات (مانند wear factors مربوط به پمپ‌های ESP و PCP یا Gas lift tuning factor یا choke coefficients و غیره)

۱) کالیبراسیون سیال

حتماً اطمینان حاصل کنید که در حال استفاده از مدل سیال مناسبی هستید. این موضوع اهمیت بسیار زیادی دارد. برای سیال نفت سیاه یا گاز خشک، به طور کلی رویکرد مدلسازی نفت سیاه (Black oil modeling) قابل قبول است. با این حال، برای گاز تر، میعانات یا نفت فرار (Volatile oil)، یک مدل سیال ترکیبی (Compositional fluid model) توصیه می‌شود.

بدیهی است که مدل نفت سیاه رفتار یک سیال نوع نفت سیاه را به خوبی توصیف می‌کند، اگرچه در مورد یک نفت فرار با دقت کمتری عمل خواهد کرد. هنگام تعریف سیال، از اطلاعات نمونه‌ای استفاده کنید که در اوایل عمر مخزن به دست آمده است و ترکیب اجزای سیال (composition) در minimum GOR را استفاده کنید.

بین ویژگی‌های «دینامیک-dynamic» و «ذاتی-intrinsic» تمایز قائل شوید. خواص ذاتی مانند API gravity و شوری آب (water salinity) ثابت در نظر گرفته می‌شوند. ویژگی‌های دینامیکی ممکن است به دلیل موقعیت سیال نسبت به سطوح تماس‌ فازها، مخروطی شدن، تغییرات در نفوذپذیری نسبی و غیره تغییر کند.

خواص دینامیکی شامل نسبت‌های فازی تولیدی (producing phase ratios) است:

۱. Gas Ratio (GOR,GLR,LGR,OGR)

۲. Water Ratio (Watercut, WGR, GWR)

تمام خواص دیگر خصوصیات ذاتی هستند.

مدل‌های نفت سیاه (Black oil fluid models)

درک این نکته مهم است که مقدار تعریف شده توسط PIPESIM به عنوان GOR در واقع GOR تولیدی یا کل است (Produced or total GOR) و یک ویژگی دینامیکی در نظر گرفته می‌شود. کالیبراسیون solution gas GOR یا همان Rs که یک ویژگی ذاتی است، مخصوص نفت مخزن در شرایط مخزن است. گاز محلول آزاد شده در شرایط استاندارد گاز همراه (associated gas) نامیده می‌شود. گاز تولید شده همچنین ممکن است شامل گاز کلاهک نیز باشد که به عنوان گاز آزاد (free gas) شناخته می‌شود.

به عبارت دیگر:

گاز تولیدی = گاز همراه + گاز آزاد

اگر گاز آزاد تولید شود، GOR تولیدی بالاتر از GOR محلول خواهد بود و بنابراین نقطه حباب محاسبه شده بر اساس GOR تولیدی بالاتر از آن چیزی است که توسط GOR محلول تعریف شده است. کالیبره کردن نقطه حباب در GOR محلول برای اطمینان از استفاده از phase fraction های مناسب در شبیه‌سازی مهم است.

GOR تولیدی و برش آب (واترکات) باید طوری تنظیم شوند که با داده‌های ولتست مطابقت داشته باشند.

پیشنهاد برای مطالعه بیشتر: کالیبراسیون روابط تجربی خواص سیال

۲) کالیبراسیون IPR

گاهی اوقات ممکن است داده‌های دقیق و با جزئیاتی در اختیار نداشته باشیم. در این موارد، استفاده از داده‌های تست (test data) برای کالیبره کردن مدل IPR توصیه می‌شود. (از هر آنچه دارید استفاده کنید).

بسته به اینکه چه نوع داده‌ای برای کالیبراسیون در اخیتار دارید، مدل‌های IPR و تنظیمات زیر توصیه می‌شود:

توجه داشته باشید: تا زمانی که عملیات انگیزش چاه انجام نشود، ضریب پوسته (اسکین) همیشه در طول زمان افزایش می‌یابد.

اگر داده‌های یک تست چند دبی یا یک تست آیزوکرونال (multirate/flow-after-flow or isochronal well test) در دسترس باشد، داده‌های تست را در نرم‌افزار وارد کرده و با مدل IPR فیت می‌کنیم. اگر ولتست تنها با یک دبی انجام شده باشد (یا دبی‌های متعدد در زمان‌های مختلف)، امکان محاسبه شاخص بهره‌دهی چاه در نرم‌افزار وجود دارد:

۳) کالیبره کردن مدل جریان چندفازی در ستون چاه

برای کالیبره کردن تغییرات فشار و دما در ستون چاه، پیشنهاد می‌شود که Data Matching انجام بدهید (یعنی استفاده از داده‌های گرادیان دما و فشار جریانی برای انتخاب بهترین رابطه تجربی جریان چندفازی). در طی این فرایند، correction factor ها به طور همزمان برای Holdup و Friction و Overall heat transfer coefficient تنظیم خواهند شد.

داده‌های استفاده شده در Data Matching ممکن است شامل برخی یا همه موارد زیر باشد:

• داده‌های لاگ تولید یا همان PLT (فشار ته چاه، دما و گاهی اوقات پسماند فازها)
• فشار ته‌چاهی
• فشار ورودی یا خروجی پمپ
• دمای مخزن و ولهد
• دبی‌های اندازه‌گیری شده

می‌توانید چند مدل جریان چندفازی در ستون چاه را مقایسه کنید تا ببینید کدام یک به کمترین میزان اصلاح نیاز دارد. اگر OLGAS در دسترس باشد، عموماً دقیق‌ترین و انعطاف‌پذیرترین رابطه در شرایط جریانی مختلف می‌باشد. در غیر این صورت روابط Gregory و TUFFP و Ansari و Hagedorn & Brown و Duns & Ros و یا Leda را امتحان کنید. مدل‌های دیگر، اگرچه در PIPESIM موجود هستند، توصیه نمی‌شوند! برای آنکه بتوانید یک میانگینی از ضرایب تصحیح (correction factor) پیدا کنید، مدل‌ها را با داده‌های مختلف و در تاریخ‌های مختلف ران کنید (multiple dates/tests).

داده‌های دمای ولهد همیشه در دسترس است و دمای مخزن نیز به طور کلی ثابت و مشخص است. بنابراین از آن برای مچینگ انتقال حرارت استفاده کنید.

پیشنهاد برای مطالعه بیشتر: کالیبراسیون روابط تجربی جریان چندفازی

۴) کالیبراسیون تنظیمات تجهیزات چاه

مرحله نهایی در کالیبراسیون چاه، مچینگ تنظیمات تجهیزات (Equipment settings) است. این کار باید تنها پس از انجام تمام مراحل دیگر در فرآیند کالیبراسیون انجام شود. در حالت ایده‌آل، چندین data point باید در یک دوره زمانی در نظر گرفته شود که با استفاده از گزینه آنالیز حساسیت به روش “change-in-step” در نرم‌افزار پایپ‌سیم امکان‌پذیر است. بسته به تجهیزات موجود، ضرایب کالیبراسیون زیر ممکن است تنظیم شوند:

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