21231

۲۱۲۳۱

شبيه سازي تطبيقي كامل-كاهش مرتبه نفت سياه براي جابجايي دوفازي آب و نفت

كارشناسي ارشد

مهندسي مخازن هيدروكربوري

۱۳۹۵

۱۳۹۸/۷/۱۴

دكتر مهدي عصاره

مهندسي شيمي، نفت و گاز

شبيه‌سازي مخزن مهم‌ترين ابزار صنعت نفت براي بررسي و كنترل، توسعه و مديريت مخازن هيدروكربوري مي‌باشد. به وسيله شبيهسازي ميتوان عملكرد مخزن را تحت شرايط مختلف پيشبيني كرد و براي انجام سناريوهاي مختلف تصميمگيري نمود. براي شبيه‌سازي مخزن بايد مجموعه‌اي از معادلات غيرخطي با روش تكرارهاي عددي حل شوند كه زمان اجرا و حافظه زيادي را نياز دارد. بنابراين با وجود پيشرفت در پردازنده‌هاي كامپيوتري هنوز هم كاهش زمان شبيه‌سازي مخزن مسئله مهندسان نفت است. در چند سال اخير استفاده از مدل‌هاي كاهشي روند چشمگيري داشته است. اين روش‌ها با كاهش اطلاعات مدل‌هاي ديناميكي، طي زمان سريع‌تري، تقريب مناسبي از رفتار آن‌ها را ارائه مي‌دهند. اين سادهسازي از طريق كاهش مرتبه معادلات يا به عبارت ديگر حذف متغيرهاي غير ضروري كه تاثير قابل توجهي بر پاسخ نهايي سيستم نمي‌گذارند، امكان پذير است. بدين ترتيب با كاهش درجه آزادي يك سيستم مي‌توان تقريب قابل قبولي از پاسخ نهايي يك سيستم بدست آورد و در عين حال، زمان حل و همچنين حافظه مورد نياز براي انجام محاسبات را به شكل چشمگيري كاهش داد. مشكلي كه وجود دارد اين است كه مدل هاي كاهشي در برخي شرايط پاسخ مناسبي ندارند. در اين مطالعه، مدل كامل براي شبيه‌سازي تزريق آب در مخزن و ايجاد جريان دوفازي آب-نفت مورد استفاده قرار گرفت كه با دقت و زمان اجراي بالا پياده شد. سپس از روش تجزيه متعامد مناسب براي كاهش مرتبه مدل كامل و درنتيجه كاهش زمان اجرا استفاده شد. از آنجا كه كاهش پيچيدگي مدل مخزن با كاهش دقت نيز همراه است خطاي مدل كاهشي نسبت به مدل كامل در بيشترين حالت 10 درصد و در عين حال زمان اجراي آن 80 درصد كم‌تر بود. در مرحله بعد براي افزايش دقت شبيه‌سازي، مدل تطبيقي-كاهشي مورد بررسي قرار گرفت. اين مدل با در نظر گرفتن يك عامل تطبيق بخشي از شبيه‌سازي را به صورت كامل و بخش ديگر را به صورت كاهشي انجام مي‌دهد و يا حتي دو مدل كاهشي با مراتب متفاوت را در زمان‌هاي مشخصي اعمال مي‌كند. عوامل تطبيق به ترتيب مقادير برش آب، تغييرات فشار و اشباع ميانگين انتخاب شدند كه به ترتيب موجب بهبودي دقت محاسبه دبي نفت توليدي، دبي آب توليدي،، برش آب و همچنين داده‌هاي توزيع فشار و اشباع شد. واژه‌هاي كليدي: شبيه‌سازي نفت سياه، تزريق آب، مدل كاهش مرتبه يافته، تجزيه متعامد مناسب، شبيه‌سازي تطبيقي

1398/08/01

full-reduced adaptive black oil simulation for two phase oil and water displacement

10/5/2020 12:00:00 AM

Reservoir simulation is the most important tool in the petroleum industry for monitoring, controlling, developing and managing hydrocarbon reservoirs. The application of Simulation in reservoir engineering can provide us a precise prediction under different conditions and is able to make decisions for different scenarios. To simulate a reservoir, a set of nonlinear equations must be solved by the iteration method, which requires a lot of running time and memory. Besides, a reservoir has got lots of uncertainty parameters which can make the solution even more complicated and more difficult to simulate. So despite of the advances in computer processors, still reducing the simulation time is a problem for petroleum engineers. In recent years the reduced modeling has been widely used. These methods provide a good approximation of the reservoir behavior by reducing the order of dynamic equations and consequently can simulate model over a faster time. So by reducing the degree of freedom it is possible to reach an acceptable approximation of the final response. at the same time, we spend much less time to run a simulator. In this study, two full order models were used to simulate water injection for reservoir secondary recovery operation which can make a two-phase water-oil flow with high accuracy and run time. Then the proper orthogonal decomposition method was used to reduce the order of the full model to decrease the run-time. Since the reduction of the complexity in a reservoir model is associated with decrease in accuracy, the error of the model was 10% in comparison with the full model, while the run time was 80% lower. In the Next, to increase the accuracy of the simulation, an Adaptive Model was performed. This modeling simulates part of the simulation by a full order performance and then reduces it with an adaptive factor. Or even apply two completely different reduction models by different orders at specific times. adaptive factors were selected according to the values of water cut, pressure difference and mean saturation, which improved the accuracy of the oil and water production rate and water cut in comparison with the results of high or low-order reduction models. Keywords: black oil simulation, water injection, model order reduction, proper orthogonal decomposition, adaptive simulation.