Table of Contents
روش های بازیابی حرارتی از جمله موثرترین تکنیک ها برای استخراج روغن سنگین و ذره ذره از مخازن است که در آن تولید معمولی شکست می خورد.موفقیت این روش ها به برنامه ریزی دقیق و اجرای بستگی دارد، که در آن شبیه سازی عددی ضروری شده است.با ایجاد نسخه های مجازی از شکل گیری های زیر سطح، مهندسان می توانند استراتژی های حرارتی را در سناریوهای بی شماری قبل از انجام سرمایه قابل توجه آزمایش کنند.این مقاله بررسی می کند که چگونه شبیه سازی عددی برای بهینه سازی، و بهینه سازی پروژه های حرارتی از احتراق، و کاهش سوخت، و کاهش از احتراق، و بهینه سازی پروژه های حرارتی از احتراق، و از تزریق سوخت، و بهینه سازی، و بهینه سازی، و پروژه های حرارتی استفاده می شود.
فیزیک بازیابی حرارتی
بازیابی حرارتی به کاهش ویسکوزیته روغن سنگین با بالا بردن دمای آن متکی است. مکانیزم های اولیه شامل کاهش ویسکوزیته، گسترش حرارتی نفت و سنگ و تغییرات در مقیاس پذیری نسبی است.
- سیل تیم - تزریق مداوم بخار به مخزن برای فشار دادن روغن گرم به سمت چاه های تولید.
- [Cyclic Steam تحریک کننده (CSS) - یک فرایند سه مرحله ای تزریق بخار، خیس و تولید، اغلب در چاه های عمودی یا افقی اعمال می شود.
- [در این هنگام] [در این صورت]، [[[۱]]] [۱۰]] [۱]] - بخشی از روغن را برای تولید گرما و مایعات از طریق مخزن، به کار می برید.
هر روش انتقال حرارت پیچیده، جریان چند فاز و واکنش های ژئوشیمیایی را معرفی می کند. درک این فیزیک برای ساخت مدل های شبیه سازی قابل اعتماد ضروری است.
چرا شبیه سازی عددی ضروری است
مهندسان Reservoir نمی توانند هزاران چاه مشاهده را برای نظارت بر هر تغییر دما یا جلو مایع، شبیه سازی عددی با ادغام زمین شناسی، ترمودینامیک و دینامیک مایع به یک پلت فرم پیش بینی کننده منفرد، با شبیه سازی، تیم ها می توانند:
- عوامل بازیابی فورcast [FLT 1] تحت برنامه های مختلف تزریق.
- [در این باره] آیاتی را که در ابتدا به آن اشاره می شود، بیان می کنم.
- [در این میان] [از این رو] به خوبی [از روی] قرار دادن [[[۱]] [[۱]] [۱] برای به حداکثر رساندن بهره وری در گردش] بهره برداری می شود.
- ارزیابی خطرات زیست محیطی [FLT 1] مانند از دست دادن گرما به overburden یا آلودگی آبریز.
انجمن مهندسان نفت (SPE) مطالعات موردی متعددی را منتشر کرده است که نشان می دهد شبیه سازی اقتصاد پروژه را تا ۱۵ تا ۳۰ درصد در مقایسه با کارآزمایی های میدانی به تنهایی بهبود یافته است.
ساخت یک مدل شبیه سازی حرارتی
چارچوب جغرافیایی
هر شبیه سازی با یک مدل استاتیک شروع می شود که معماری مخزن، توزیع مواد و زمین های انعطاف پذیری / مقیاس پذیری را توصیف می کند.اطلاعات Seismic، logs خوب و تجزیه و تحلیل های اصلی یکپارچه برای ساخت یک شبکه سه بعدی است.این قطعنامه باید هزینه محاسباتی را با نیاز به جذب ناهمگناتی که جریان گرما را کنترل می کنند، متعادل کند.
۲- مایعات و Rock Properties
ویسکوزیته روغن سنگین به شدت وابسته به دما است، بنابراین داده های دقیق PVT (پردازش فشار) حیاتی است. شبیه سازی حرارتی همچنین نیاز به هدایت حرارتی، ظرفیت گرمایی و منحنی های نسبی در آزمایشات آزمایشگاهی بالا دارد، این ورودی ها را فراهم می کند، اما همبستگی ها اغلب زمانی استفاده می شوند که داده ها کم است.
۳- مکانیسم انتقال حرارت
شبیه ساز ها سه حالت انتقال گرما را در نظر می گیرند: اجرای از طریق سنگ، آلودگی توسط مایعات تزریقی و تابش در مناطق احتراق.این مدل همچنین باید زیان های گرمایی را به شکل های اطراف در نظر بگیرد. شبیه ساز های پیشرفته مانند CMG STARS یا Schlumberger ECLIPSE 300 این فیزیک را با حل های حرارتی تخصصی کنترل می کنند.
مدل سازی مدل سازی Wellbore Modeling
از دست دادن گرما در امتداد چاه می تواند کیفیت بخار و بهره وری بهبودی پایین تر را کاهش دهد، شبیه ساز های مدرن شامل مدل های انتقال حرارت به خوبیبوre هستند که امکانات سطح را با مخزن جفت می کنند و به مهندسان اجازه می دهد تا عایق یا بخاری های پایین را طراحی کنند.
تکنیک های بهینه سازی با استفاده از شبیه سازی
هنگامی که یک مدل پایه به داده های تولید مطابقت داده می شود، مهندسان می توانند صدها مورد حساسیت را برای پیدا کردن پارامترهای بهینه سازی معمول اجرا کنند.
- نرخ و فشار [FLT 1] - تعادل ورودی حرارت با محدودیت های مهار کننده مخزن.
- کیفیت تیم - کیفیت بالاتر حرارت بیشتری را در هر توده واحد ارائه می دهد، اما ممکن است هزینه های عملیاتی را افزایش دهد.
- فواصل برش (برای CSS) - طول تزریق، خیس و مراحل تولید.
- الگوی خوب و فاصله – پنج نقطه در مقابل پیکربندی های خط، افقی در مقابل چاه های عمودی.
روش سطح رایزنی [FLT 1 ] و الگوریتم های تکامل یافته [ اغلب برای شبیه سازی خروجی ها برای شناسایی طرح های نزدیک به بهینه سازی بدون استفاده از آن استفاده می شود.
مطالعات موردی: شبیه سازی در عمل
سیل در دیتومیت، کالیفرنیا
یک مثال قابل توجه پروژه سیل بخار در مخازن دیماتیک کالیفرنیا است که در آن شبیه سازی عددی به طراحی مجدد الگوهای تزریق بخار زودرس کمک کرد تا با تنظیم فاصله و نرخ تزریق خوب، اپراتور بهبود تجمعی نفت را با 22 درصد افزایش داد.
احتراق در رومانی
در زمینه های سنگین نفت رومانی، مهندسان از شبیه سازی برای ارزیابی امکان سنجی احتراق داخل و داخل استفاده کردند، مدل پیش بینی کرد که تزریق حجم کمی از هوا به دنبال آب، یک جبهه احتراق پایدار ایجاد می کند.
این مطالعات موردی نشان می دهد که چگونه شبیه سازی بهبود حرارتی را از یک هنر به یک علم تبدیل می کند.
چالش ها و چگونه شبیه سازی بیش از حد بر روی m
| Challenge | Simulation Solution |
|---|---|
| High field trial costs | Virtual testing eliminates risky pilot tests |
| Uncertain reservoir description | Ensemble modeling quantifies uncertainty |
| Complex heat flow physics | Coupled thermal-fluid solvers capture all mechanisms |
| Long time horizons (years) | Simulations run decades in hours |
علی رغم این نقاط قوت، شبیه سازی تنها به اندازه داده هایی که از آن استفاده می کند، تجزیه و تحلیل هسته ای ضعیف، داده های PVT از دست رفته یا زمین شناسی بیش از حد ساده می تواند منجر به پیش بینی های گمراه کننده شود. تطبیق تاریخ [FLT 1] یک گام حیاتی برای کالیبره کردن مدل های در برابر روند تولید مشاهده شده است.
مسیر های آینده در شبیه سازی حرارتی
پیشرفت در محاسبات با عملکرد بالا (HPC) در حال حاضر اجازه می دهد تا شبیه سازی های حرارتی تمام میدان با میلیون ها سلول شبکه ای.یادگیری ماشین یکپارچه شده است تا سرعت تطبیق تاریخ و اندازه گیری قطعی شرکت ها مانند Schlumberger و [F:2CM مبتنی بر طراحی مبتنی بر طراحی برای کاهش دوره های زمانی خود را به روز های بهینه سازی زمان خود، از طریق کاهش می دهد.
مرز دیگر geomechanics جدا شده ، مهم در شن های غیر جامد مستعد به جمع آوری در طول تزریق بخار است که زوج حرارتی، مایع و اثرات مکانیکی تبدیل به استاندارد برای برنامه ریزی عملیات های چرخه ای و جلوگیری از آسیب به چاه.
نتیجه گیری
شبیه سازی عددی از یک ابزار تحقیقاتی به یک فرآیند کار استاندارد برای برنامه ریزی و بهینه سازی استراتژی های بازیابی حرارتی تکامل یافته است. مهندسان را قادر می سازد تا تاثیر توزیع گرما، حرکت مایع و تصمیمات عملیاتی را بدون حفاری یک چاه واحد بررسی کنند، زیرا منابع سنگین نفت برای پاسخگویی به تقاضای انرژی جهانی، شبیه سازی به بهره وری، کاهش ردپای زیست محیطی و بهبود نتایج اقتصادی، قضاوت جایگزین نیست، بلکه ضروری در تصمیم گیری از طرف مقابل مصرف اطلاعات ضروری است.