بخشی از مقاله
چکیده
تخمین دبی تولیدی و سهم هر سازند از دبی تولیدی در چاههای نفتی و گازی اهمیت زیادی در مدیریت تولید نفت و گاز دارد. از طرفی، راندن ابزار برای به دست آوردن سهم دبی تولیدی سازندهای مختلف معمولا پرهزینه و دارای ریسک های زیادی از جمله خراب شدن دستگاه و یا از دست دادن ابزار در چاه است. در این مقاله یک مدل ریاضی برای محاسبه سهم تولید لایه های مختلف با استفاده از نمودار ارزان و ساده پروفایل دما و فشار در چاههای گازی استفاده شده است. از معادلات موازنه جرم، مومنتوم، انرژی و معادله حالت گاز حقیقی استفاده شده است. نتایج مدل با استفاده از داده های دبی تولیدی و پروفایل دما و فشار یک چاه گازی تطبیق داده شده است و تطابق خوبی به دست آمده است.
2 مقدمه و مبانی نظری
در صنعت نفت هدف نهایی از حفر چاه استحصال سیال هیدروکربوری مورد نظر است. در این بین دانستن دبی چاه امری لازم و حیاتی است. روش معمول، استفاده از لاگ دبی سنج - Spinner Log - است که محدودیتهایی نظیر هزینه زیاد دستگاه، احتمال گیر کردن و معیوب شدن دستگاه، دقیق نبودن اعداد محاسبه شده، اتلاف زمان و ایجاد وقفه در فرآیندهای حفاری، تکمیل، بهره برداری و ... از جمله معایب این روش میباشد. درنتیجه پیدا کردن روش جایگزین بشدت احساس میشود. روش جایگزین ارایه شده در این مقاله استفاده از سنسورهای دماست که در سراسر طول چاه توزیع و نصب شدهاند و بوسیله فیبر نوری و یک جعبه ابزار در ارتباط با یکدیگر هستند.
این روش محدودیتهای مذکور را رفع مینماید بدین ترتیب که با فراهم آوردن پروفایل دبی در تمام طول چاه می تواند کمک شایانی بر نظارت و مدیریت چاه و در نتیجه فهمیدن علت هرگونه انحراف از شرایط مدنظر را به همراه داشته باشد. در واقع در این روش دبی سیال به صورت آنی، لحظه ای و با سرعت و دقت بالاتری در همان نقطه ورود سیال به چاه محاسبه و گزارش می شود. بدین ترتیب با این روش می توان سهم مطلق و نسبی هر لایه در تولید نهایی سیال، مکان نشت لوله مغزی و ... را محاسبه کرد.
یاشیوکا و همکاران در سال [1] 2005، مرادف و دیویز در سال [2] 2009 به تخصیص دبی لایهها بوسیله تطبیق دمای پیشبینیشده با دمای مشاهده شده پرداختند. آنها به این نتیجه رسیدن که انجام مدلینگ معکوس دما، گهگاهی امکانپذیر است به تازگی، وانگ و همکاران پیشنهاد یک مدل حالت پایدار قوی برای درجه حرارت جریان سیال در چاههای پیچیده را کردهاند. مدل، چاه را به چندین بخش با خواص حرارتی و زاویه انحراف یکنواخت تقسیم میکند. محدودیت این مدل این است که راه حل قابل استفاده ای برای بخشی که شامل مناطق تولیدی است را ندارد
3 روش و مراحل تحقیق
همانطور که بصورت مختصر اشاره شد هدف این مقاله بدست آوردن دبی به صورت نقطه به نقطه با استفاده از پروفایل دما و فشار است ولی از آنجا که نیاز هست دمای تمام نقاط در طول چاه همزمان و لحظه ای اندازه گیری شود، از لاگ مرسوم دما استفاده نمیگردد. برای رسیدن به این مهم از سیستم سنسور دمای توزیع شده - DTSs - استفاده شدهاست
بطور کلی روش کار به این صورت است که با نوشتن روابط موازنه جرم، مومنتوم و انرژی در یک چاه عمودی و کوپل کردن آنها با هم رابطهای بدست میآید که دمای سیال در چاه را براساس سایر پارامترها بطور پیوسته در چاه مدل میکند. حال با فرض کردن یک مقدار اولیه برای دبی لایه، یک دما از مدل بدست آورده میشود. سپس به مقایسه این دما با مقدار دمای اندازهگیری شده بوسیله سنسور دمای توزیعشده در چاه پرداخته می شود. پس از آن، با یک روش سعی و خطا دبی مورد نظر را تا منطبق شدن دمای مدل بر دمای اندازهگیری شده، تخمین زده میشود. یک چاه عمودی را مطابق شکل 1در نظر بگیرید. از آنجا که بین دو نقطه ابتدایی و انتهایی یکی از بازههای تولیدی مد نظر دبی ثابت است.
شکل :1 شماتیکی از چاه و المانهای مدنظر برای نوشتن موازنه جرم، مومنتوم و انرژی
با نوشتن معادلات بقای جرم، مومنتوم و انرژی برای المان مشخص شده و بکاربردن فرضیات سادهسازی در نهایت روابط زیر بدست میآیند
1-3 روش تکرار برای حل مسایل معکوس
یک روش تکرار موثر برای حل دستگاه معادله دیفرانسیلی معمولی - - 1 و - 2 - استفاده از روش رانگ کوتا مرتبه چهارم است. حداقل کردن اختلاف درجه دوم بین پروفایلهای اندازهگیری شده Pm - z - و Tm - z - و پروفایل مدل، با استفاده از روش الگوریتم بهینهسازی لونبرگ-مارکوارد - Levenberg-Marquardt - انجام می شود. دبی چاه w بین دو نقطه ابتدایی و انتهایی یک بازه تولیدی با استفاده از حداقلسازی تابع زیر بدست میآید:
معادله - 3 - روش میزانسازی حل دستگاه - 1 - و - 2 - بوسیله دو پروفایل اندازهگیری شده فشار و دما را بیان میکند. الگوریتم تکرار پیشنهاد شده نتایج نزدیکی به فرمول تخمین تقریبی اولیه را میدهد. مقادیر اولیه 0 و 0 از فرمول صریح پیشنهاد شده بدست میآیند .[4] تکرارهای بیشتر برای حل مسئله - 3 - با استفاده از الگوریتم بهینهسازی لونبرگ-مارکوارد انجام میشوند. جداسازی رفتار هر بازه چاه به پیشبینی پروفایل دبی در طول چاه منجر میشود .
4 نتایج
در این تحقیق با داشتن پروفایل دما و فشار در طول چاه و نیز داشتن عمق سه لایه تولیدی به محاسبه دبی پرداختهشده است. همانطور که از نمودار 1 ملاحظه میشود مدل پیشنهادی توانسته است به سرعت و با دقت خوبی مقادیر دبی را برای سه لایه تولیدی پیش بینی کند - R-square: 0.9996 , Adjusted R-square: 0.9992 - که این نشان دهنده عملکرد مطلوب این مدل است.
5 نتیجه گیری
در این مقاله یک مدل ریاضی برای تخمین سهم لایههای مختلف سازندهای تولید یک چاه گازی ارائه شد. مدل توسعه داده شده برای یک چاه به کار گرفته شد و تطابق خیلی خوبی به دست آمد. در صورت در دسترس بودن پروفایل دما و فشار، از این مدل می توان برای تخمین دبی تولید و سهم تولید سازندها در چاههای گازی استفاده کرد.
