بخشی از مقاله
چکیده:
کاهش قیمت نفت و وابستگی بخش قابل توجهی از بودجه کشور به فروش نفت، ما را ناگزیر به استفاده از روشهای بهینهسازی برای کاهش هزینه تولید و در نتیجه رقابتپذیری بیشتر در بازار فروش میکند. هدف از بهینهسازی کاهش هزینه تولید یک بشکه نفت است.
روشهای زیادی برای بهینهسازی در این زمینه وجود دارد که یکی از سادهترین و کم هزینهترین آنها کنترل بهینه چوکهای تولیدی است. تنظیم اندازه چوک میزان فشار سرچاهی و در نتیجه نرخ تولید نفت را از یک چاه تغییر میدهد و لزوما افزایش اندازه چوک و افزایش تولید در یک بازه زمانی خاص به معنای افزایش سودآوری نهایی نیست چرا که این افزایش تولید ممکن است در آینده موجب کاهش تولید بسیار بیشتر شود.
در این مقاله یک مدل شبیهسازیشده یکپارچه کامل شامل مخزن، چاه و تاسیسات سطحالارضی به کمک نرم افزارهای MBAL، PROSPER و GAP ساخته میشود. استفاده از نرم افزار MBAL این امکان را به وجود میآورد که تولید را بتوان در آینده نیز پیشبینی کرد و بهینهسازی در یک بازه زمانی انجام پذیرد. سپس به کمک روش SQP اندازه چوکهای تولیدی به گونهای تنظیم میشود که در طول بازه زمانی شبیهسازی، تولید بیشینه شود. نتایج این مطالعه افزایش قابل توجه مقدار نفت تولیدی را نشان میدهد و از آنجا که تنظیم چوک هزینهای به سیستم تحمیل نمیکند در نتیجه موجب افزایش سودآوری شده است.
مقدمه
بهینهسازی در صنعت نفت شامل حیطههای گوناگونی میشود. که در این میان میتوان به مطالعات توسعهی مخازن از قبیل، مکان حفر چاه و نرخ تولید، جریان - - Denney, 2001، خطوط لوله - Meisingset, Hove and Olsen, 2004 - ، تحریک چاه - Hareland et al., 1993 - ، ازدیاد برداشت - - Bybee, 2001 و تکمیل چاه - Venkitaraman, Manrique and Poe, 2001 - اشاره کرد.
در مطالعات ابتدایی در این حیطه از مدلهای ساده شدهی مخازن و روشهای برنامهریزی خطی برای بهینهسازی استفاده میشد. در 1958 آرنوفسکی و لی - Lee and Aronofsky, 1958 - 3 از یک روش برنامهریزی خطی برای ماکسیمم کردن سود تولید از چند مخزن همگن استفاده کردند ولی تاثیر سایر بخشها مانند چاه و تاسیسات سطح الارضی را در نظر نگرفتند. آرنوفسکی - Aronofsky, 1983 - 4 در 1983 دو روش برای بهینه سازی تولید در چاه های نفتی ارائه داد. او گفت برای مدل های ساده می توان از روش برنامه ریزی خطی5 استفاده کرد اما برای مدل های پیچیده تر بهتر است از برنامه ریزی مخلوط عدد صحیح6 استفاده شود. او نیز از مدل یکپارچه استفاده نکرد و تاثیر تاسیسات را در بهینهسازی مورد بررسی قرار نداد.
در سال 1992 کارول1 و هورن - Carroll and Horne, 1992 - از الگوریتم بهینهسازی نیوتون برای بهینه کردن قطر لولهی مغزی و فشار جداکننده استفاده کردند. در 1995 فوجی2 و هورن - Fujii and Horne, 1995 - از الگوریتم ژنتیک برای بهینه کردن سیستم تولید چند چاهه استفاده کردند. در 1996 ژانگ3 و ژو - Liu, Wu and Zhang, 1996 - 4 در شبکهی تخصیص گاز با استفاده از یک برنامهریزی دو سطحه قطر لولهها را بهینه کردند. در 1997 پالک5 و هورن - Palke and 6 Horne, 1997 - از الگوریتم ژنتیک، روش پلی تیوپ و روش نیوتون برای بهینه کردن قطر لولهی مغزی، فشار جدا کننده و حجم گاز تزریقی استفاده کردند و نتیجه گرفتند در مورد کار آنها الگوریتم ژنتیک بهترین نتیجه را میدهد.
همچنین در این سال بیتنکورت - Bittencourt and Horne, 1997 - 7 الگوریتم ژنتیک را با روش پلی تیوپ هیبرید کرد و با در نظر گرفتن موارد اقتصادی مکان حفر چاه را بهینه کرد. با پیچیدهتر شدن مسائل کم کم روشهای عددی جای خود را به روشهای فرا ابتکاری8 دادند.
در 2002 یتین9 و همکاران - - Yeten, Durlofsky and Aziz, 2002 با استفاده از شبکه های عصبی مصنوعی مسئلهی بهینهسازی مکان حفر چاه را سریعتر کردند. در 2005 اوزدوگان - Ozdogan et al., 2005 - 10 برنامهی حفر چاهها را برای بیشینه کردن تولید بهینه کرد. در 2008 اونونلا - Onwunalu and Aziz, 2008 - 11 از پراکسی مدل برای سریعتر کردن روشهای بهینهسازی توسعهی میادین استفاده کرد. در 2012 جورجیا - Giorgio, 2012 - 12 برنامهی تولید از چاه را با مدیریت تاسیسات سطح الارضی بهینه کرد. در 2017 المر - Elmer and Elmer, 2017 - 13 تاثیر نوع کمپرسور14 را در فرازآوری مصنوعی بررسی کرد. او سعی کرد برنامهای بهینه برای فرازآوری مصنوعی در نظر بگیرد.
همانطور که در مطالعات پیشین دیده میشود، در بسیاری موارد سعی بر بهینهسازی تاسیسات بوده است. در مطالعات پیشین نه از مدل یکپارچه جهت دخیل کردن تاثیر بخشهای پایین دست جریان بر بهینهسازی استفاده شده است و نه برنامه بهینهسازی برای افزایش تولید با استفاده از حداقل امکانات - تنظیم اندازه چوک و باز و بسته کردن چاهها - ارائه شده است. در این مطالعه هر دوی این کمبودها رفع خواهد شد.
روش تحقیق
در این مطالعه ابتدا یک مدل یکپارچه تولید با مدلسازی مخزن، چاه و تاسیسات سطح الارضی ساخته شده و سپس به کمک SQP - با اتصال مدل به نرم افزار اکسل و بهینهسازی در آن - بهینه میشود. در نهایت نتایج مقایسه شده و تاثیر کنترل بهینه مورد بحث قرار میگیرد.
1-2 مدل مخزن
مخزن مورد مطالعه در این تحقیق به کمک نرم افزار MBAL ساخته میشود. برای تطبیق تاریخچه این مدل از اطلاعات تولید پنج سال اخیر چاه استفاده میشود. فشار مخزن در ابتدای تولید 5000 psi بوده است که پس از 5 سال به 2400 psi کاهش یافته است. نفت مخزن سبک و 39 API است و نسبت گاز به نفت تولیدی نیز 500 scf/stb است. در ساخت این مدل از دادهها تولید در 5 سال برای تطبیق تاریخچه و افزایش دقت آن استفاده شده است. شکل 14 نمودار دادهها تولید در 5 سال - از 1997 تا - 2002 را برای تطبیق تاریخچه نشان میدهد.
شکل 14 تطبیق تاریخچه در مدل مخزن مورد مطالعه در این مقاله
2-2 مدل چاه در این مطالعه 2 چاه در نظر گرفته شده است. این چاهها صورت جداره بسته تکمیل شدهاند. تاسیسات درونچاهی دو چاه مشابه هم بوده و نمایی از آن در شکل 15 دیده میشود.
شکل 15 نمای تاسیسات درونچاهی این مطالعه
