عنوان پایان‌نامه
بهره گیری از پارامتر زمان پرواز در روش شبیه سازی خطوط جریان برای تعیین سریع مکان مناسب حفر چاه های جدید
- رشته تحصیلی
- مهندسی نفت - مخازن هیدروکربوری
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TP 178;کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1533.
- تاریخ دفاع
- ۱۹ آذر ۱۳۹۳
- دانشجو
- محمدرسول طهرانی
- استاد راهنما
- علی نخعی
- چکیده
- یکی از مهم‌ترین برنامه‌های توسعه مخازن، یافتن نقطههایی بهینه برای حفر چاه‌های جدید است. تعیین مکان چاه‌های جدید به عوامل پیچیده متعددی بستگی دارد. از طرفی بین این عوامل، رابطه مشخصی وجود ندارد و نمی‌توان برهم کنش آنها را در قالب یک رابطه ریاضی ساده بیان کرد. تعیین بهترین مکان حفر چاه‌ها، نیازمند استفاده از شبیه‌سازهای مخزن است. نرم افزارهایی که بر پایه روش‌های عددی متداول مانند روش تفاضل محدود می‌باشند، دارای معایب و محدودیت هایی هستند، بطوریکه با افزایش ابعاد مخزن و افزایش تعداد سلول‌های مورد نیاز برای شبکه حل، امکانات سخت افزاری بیشتری مورد نیاز است. شبیه‌سازی همراه با بهینه‌سازی کل مخزن با استفاده از روش‌های متداول از نظر عملی، بسیار دشوار و بلکه غیر ممکن است؛ زیرا باید تعداد بیشماری حالت و مکان قرار گرفتن چاه‌ها در یک مخزن بررسی شوند. بنابراین در تعیین مکان بهینه چاه‌ها به یک ابزار جهت شبیه‌سازی با سرعت و دقت مناسب نیاز است. یکی از روش‌های کارا برای شبیه‌سازی مخازن ناهمگن با ساختار زمین‌شناسی پیچیده، شبیه‌سازی خطوط جریان می‌باشد. این روش، در مقایسه با روش‌های شبیه‌سازی رایج بسیار سریع‌تر است و احتیاج به حافظه محاسباتی کم‌تری دارد. روش خطوط جریان به معرفی و محاسبه یک پارامتر جدید به نام زمان پرواز (TOF) می‌پردازد که با استفاده از آن می‌توان تاثیر عوامل پیچیده از جمله ناهمگنی مخزن را در محاسبات به صورت ساده‌تری در نظر گرفت. در پژوهش حاضر از پارامتر زمان پرواز برای مکان‌یابی چاه‌های تزریقی و تولیدی در پروژه‌های سیلابزنی با آب استفاده شده است. بدین منظور تابع «ارزیاب مکان چاه‌ها مبتنی بر زمان پرواز (WA-TOF)» تعریف شده که معیاری کمّی از نحوه سیلابزنی مخزن است. در هر آرایش مشخصی از چاه‌ها این تابع قابل محاسبه است و نشان داده شده است که بهینه‌ی فرآیند سیلابزنی در کمینه این تابع اتفاق می‌افتد. برای این منظور از الگوریتم بهینه‌سازی ازدحام ذرات (PSO) برای کمینه کردن تابع هدف استفاده شده است. برای اعتبارسنجی این روش، مکان‌یابی چاه‌ها برای مسئله‌ای استاندارد انجام گردید. پس از حل، موقعیت چاه‌ها در جواب نهایی از همان الگوی «پنج نقطه‌ای تکرار شده» که جواب مسئله‌ی مبنا بود پیروی می‌کرد. با بهره‌گیری از این روش می توان سرعت محاسباتی بهینه‌سازی مکان چاه‌های تزریق و تولید را افزایش داد. برای نشان دادن این موضوع، مسئله‌ی SPE-10 با مدل ناهمگن و بزرگنمایی شده‌ی آن در نظر گرفته شد. مکان چاه‌ها با توابع هدف«نفت تولیدی تجمعی(COP)» و WA-TOF مورد جستجو قرار گرفتند. ساختار موقعیت چاه‌ها در مخزن که از روش WA-TOF حاصل شد بسیار مشابه با جواب منتج از روش COP بود. با توجه به عملکرد مناسب تابع WA-TOF، یک روش ترکیبی(هیبرید) معرفی و به کار گرفته شد که قادر است در مدت زمان بسیار کم‌تری نسبت به روش COP به جواب بهینه‌ی سراسری دست یابد. به کار‌گیری روش هیبرید به همراه شبیه‌ساز خطوط‌جریان می‌تواند راندمان محاسباتی جستجوی مکان بهینه‌ی چاه‌ها را افزایش دهد.
- Abstract
- One of the main reservoir development plans is finding optimal locations for drilling new wells. Locating new wells depends on many complex factors. There is not a clear relationship between these factors and also their interaction can not be expressed in the form of a simple mathematical relation. Determination of the best place to drill wells requires reservoir simulators. Softwares which are based on conventional numerical methods such as finite difference method have the disadvantages and limitations. This requires additional hardware for the simulation of large reservoirs that need to consider a large number of cells for the simulation. Optimization of reservoir using conventional methods is very difficult practically, and in many cases even impossible, because there are numerous options to select well locations in a reservoir. Thus, for determination of the optimum location of wells a simulator with proper speed and accuracy is required. An efficient method for simulation of the heterogeneous reservoirs with complex geological structure is simulation based on streamline. This method is much faster than conventional simulation methods and requires less computational memory. Streamline method calculates a new parameter called “Time of Flight (TOF)”. By using TOF, it can be easier to consider the impact of complex factors such as heterogeneity of the reservoir in the calculation. In the present study, the TOF is used to determine location of injectors and producers on water flooding projects. For this purpose, the function " Well locations Assessment Based on TOF (WA-TOF)» was defined as a quantitative measure of the waterflooding of the reservoir. This function was computable for each specific arrangement of wells and it has been shown that the minimum of the function was achieved for an optimal waterflooding process. To minimize the objective function, Particle Swarm Optimization algorithm (PSO) was used. To validate this method, the wellplacement for a standard problem was investigated. After solving, the proposed locations for wells had the same result with the “repeated five-spot” pattern that was similar to arrangement of wells in the standard problem. By using this method, computational speed can be increased to optimize location of production and injection wells. To illustrate this advantage, the SPE-10 with a heterogeneous model was considered. Then, location of wells with objective functions "cumulative oil production (COP)» and WA-TOF were searched. Arrangement of suggested locations by WA-TOF method, was very similar to the results of the COP method. regarding the proper performance of the WA-TOF, a combined approach (hybrid) was introduced and then applied. This method is capable to achieve global optimum of oil production in less time than the COP method. Employing a hybrid method with the “streamline” simulator can increase computational efficiency for wellplacement optimization.
