منابع و ماخذ پایان نامه مکان یابی، شبیه سازی، تولید نفت

دانلود پایان نامه ارشد

به طوریکه انرژی بین سطح نفت و جامد، انرژی بین سطح آب و جامد، انرژی بین سطح آب و نفت، زاویه تماس بر حسب درجه می باشد. اگر کوچکتر از 90 درجه باشد، می گوییم سیستم آب-دوست است، یعنی آب بیشتر از نفت، سطح جامد را تر می کند ولی اگر بزرگتر از 90 درجه باشد، سیستم نفت-دوست می باشد و در صورتیکه سیستم خنثی است[4].
1-2-8- فشار موئینگی13
فشار موئینگی، اختلاف فشار حاضر بین دو فاز امتزاج ناپذیر در یک سیستم موئینه می باشد. اگر آن را مثبت فرض کنیم، اختلاف فشار فاز غیر ترکننده و فاز تر کننده می باشد، یعنی:
(1-5)
به طور مثال برای سیستم نفت-آب، اگر آب، فاز تر کننده باشد، آنگاه:
(1-6)

نتایج آزمایشگاهی نشان داده است که فشار موئینگی را می توان بر حسب تابعی از درجه اشباع شدگی یکی از فازها بیان کرد [3]، یعنی:
(1-7)

1-3- خواص سیال مخازن
چگالی عبارت است از وزن واحد حجم در دمای معین. وزن مخصوص عبارت از وزن واحد حجم مایع به وزن واحد حجم آب در دمای معین [2].
گرانروی14 یکی از ویژگی های فیزیکی است که نشانگر ترکیب شیمیایی یک نمونه روغن است. گرانروی ترکیبات پارافینی بیش از آروماتیک است. گرانروی مطلق معیاری برای اندازه گیری مقاومت در برابر جریان سیال است و واحد آن پویز15 است که اندازه گیری آن دشوار است [2].
1-3-1- فشار مخزن
سیال درون سنگ مخزن تحت درجه ای از فشار قرار دارد که فشار مخزن نامیده می شود. این فشار تابع عمق مخزن است. دو نوع فشار تعریف می شود: فشار هیدرواستاتیکی16 و فشار زیر بار17 (برای اطلاعات بیشتر به [2] رجوع شود).
1-3-2- دمای مخزن
با توجه به اینکه هسته زمین مذاب است، دما با افزایش عمق زمین زیاد می شود. دمای مخزن در عمق D با رابطه زیر بدست می آید:
T_D=T_α+αD (1-8)

که در این رابطه:
〖 T〗_Dدمای مخزن در عمق D.
T_α دمای متوسط سطح زمین و D عمق مخزن است. افزایش دما به ازا هر 100 فوت عمق حدود 6/1 درجه فارنهایت است [2].
1-4- معادله دارسی18
حرکت سیال در محیط متخلخل با محیط غیر متخلخل تفاوت دارد. حرکت سیال در محیط متخلخل نخستین بار توسط هنری دارسی (Henry Darcy ) هیدرولوزیست فرانسوی بر روی فیلتر های ماسه ای آب بررسی شد. وی معادله ای تجربی در سال 1856 به دست آورد که معادله دارسی نامیده شد.
معادله پیسنهادی دارسی برای عبور جریان آب از درون یک محیط متخلخل به صورت زیر بیان شد:
q=CA (P_1-P_2)/L (1.9)

که در این رابطه، q دبی جریان آب بر حسب سانتی متر مکعب بر ثانیه، A سطح مقطع عمود بر جریان، P_1 و P_2 به ترتیب فشار آب ورودی و خروجی مخزن می باشد. و L طول محیط متخلخل است. C ضریب ثابت است که بستگی به تراوایی محیط متخلخل نسبت به سیال دارد.
معادله دارسی برای عبور جریان سیالات نفتی در مخازن با شرایط زیر درست است.
منافذ سنگ به وسیله یک نوع سیال پر شده باشد. (نفوذپذیری مطلق)
جریان یکنواخت (Steady State) باشد.
دما ثابت باشد.
جریان سیال آرام باشد.
جریان سیال خطی و افقی باشد.
گرانروی سیال ثابت باشد [2].
1-5- سیالات موجود در مخزن
1-5-1- آب مخزن
آب در مخزن به دو صورت، زیر لایه های نفت زا که تمام حجم حفره های مخزن را پر می کند و آب همراه نفت که در جداره حفره های لایه نفت زا قرار دارد، وجود دارد.
1-5-2- نفت مخزن
نفت موجود در حفره های لایه های نفت زا با مقداری گاز حل شده و آب همراه است
1-5-3- گاز مخزن
گاز در مخزن به دو صورت حل شده در نفت و یا به صورت آزاد در بالای کلاهک مخزن موجود است. هرچه فشار بیشتر و دما کمتر باشد حلالیت گاز در نفت بیشتر است.
1-5-4- انرژی مخزن
وجود نفت، گاز و آب در یک مخزن به تنهایی ارزش برداشت از مخزن را تعیین نمی کند بلکه نیروهایی که باعث رانش این سیالات به سطح زمین می شود نیز اهمیت ویژه ای دارد. عواملی که باعث جریان سیال از یک نقطه در مخزن به محفظه ی چاه تولیدی می شوند، عبارتند از: گرادیان فشار ، نیروی ثقل و نیروی موئینگی [2].
1-6- برداشت نفت از مخازن
برداشت نفت از مخازن به سه روش زیر انجام می شود:
رانش های طبیعی19
رانش های مصنوعی20
بازیافت ثانوی21
1-6-1- رانش های طبیعی
در این حالت انرزی موجود در سیالات مخزن (که با فشار آن ارتباط دارد) در حدی است که با نیروی طبیعی از مخزن به سطح زمین رانده می شود.
1-6-2- رانش مصنوعی
اگر انرزی مخزن جهت برداشت کافی نباشد به کمک پمپ نفت از مخزن بیرون رانده می شود.
1-6-3- بازیافت ثانوی
یک مخزن به دلایل گوناگون ممکن است با تولید بخش کوچکی از نفت درون آن، انرژی لازم جهت رانش طبیعی را از دست بدهد مانند برداشت غیراصولی، بی توجهی در امر نگهداری فشار چاه و نداشتن شناخت کافی از شرایط مخزن. در چنین شرایطی جهت بازیافت باقیمانده نفت با تزریق گاز یا آب به مخزن برداشت دوباره امکان پذیر است. برداشت نفت پس از احیای انرژی مخزن بازیافت دوم نامیده می شود [2].
1-7- انواع چاه های نفت
در یک تقسیم بندی کلی چاه های نفت را می توان به دو دسته کلی چاه های متداول و چاه های غیرمتداول تقسیم بندی کرد:
1-7-1- چاه های متداول22
چاه های متداول به دسته از چاه ها اطلاق می گردد که به صورت عمودی23 و یا با انحراف کم حفر می گردند. ساختار این نوع چاه ها در شکل 1-3 نمایش داده شده است.

شکل 1-3: چاه های متداول [6]
عیب اساسی این چاه ها کم بودن سطح تماسشان با مخزن است. در پایان دهه 80 تکنولوژی حفر چاه ها به صورت افقی حاصل شد. این چاه ها تماس بیشتری با مخزن داشته و در نتیجه برداشت بیشتری توسط این چاه ها حاصل می شود.
1-7-2- چاه های افقی
چاه های افقی یا چاه های با انحراف بالا24 دسته ای دیگر از چاه های غیرمتداول هستند که امروزه به دلیل عملکرد بهتر بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. از مزایای این نوع چاه ها در مقایسه با چاه های عمودی می توان به پوشش حجم وسیعی از مخزن توسط این نوع چاه ها و قابلیت تولید نفت بیشتر از نواحی با ضخامت کم اشاره کرد. در واقع یک چاه افقی می تواند به صورت تعدادی چاه عمودی که در کنار یکدیگر حفر شده اند، در نظر گرفته شود.
1-7-3- چاه های هوشمند
چاه های هوشمند، چاه هایی با ساختار غیرمتداول هستند که مجهز به سنسورها و وسایل اندازه کیری و شیرهای کنترل جریان که روی لوله های درون چاه تعبیه شده، می باشند. با استفاده از سنسورها و وسایل اندازه گیری، شیرهای کنترل جریان سیال، اطلاعات دینامیکی مخزن از جمله فشار، دما و میزان جریان سیال هر فاز به طور پیوسته قابل اندازه گیری است. بنابراین چاه های متداول و غیرمتداول با تجهیز به سنسورها و وسایل اندازه گیری می توانند جزء دسته ی چاه های هوشمند قرار گیرند.
1-8- مروری بر رئوس مطالب پایان نامه
در فصل دوم الگوریتم های بهینه سازی پرکاربرد در مسئله مکان یابی بهینه چاه ها معرفی می گردد. سپس تاریخچه ای از کارهای پیشین بیان خواهد شد.
با توجه به اینکه در مسئله مکان یابی بهینه چاه های نفت، معادلات حاکم بر مخزن نقش قیدهای مسئله بهینه سازی را ایفا می کنند، در فصل سوم به طور تفصیلی معادلات حاکم بر مخزن به روش های مختلف نظیر Finite Differnce (FD) و (SL) Streamline توصیف و با یکدگیر مقایسه خواهد شد. همچنین نحوه گسسته سازی و حل این معادلات به کمک شبیه سازها و نحوه برقراری ارتباط میان شبیه ساز مخزن و نرم افزار متلب در این فصل ارائه خواهد شد.
در فصل چهارم ابتدا چند مخزن نمونه بر مبنای مدل FD و SL شبیه سازی خواهد شد. سپس الگوریتم های شناخته شده بهینه سازی نظیر الگوریتم ژنتیک و PSO که از دسته روش های تصادفی می باشند به مسئله مکان یابی چاه ها با مخزن مدل شده بر پایه ی FD و SL اعمال می شود و نتایج با یکدگر مقایسه می شود. در ادامه این کار با الگوریتم های معین و مبتنی بر گرادیان همانند روش تندترین سقوط تکرار می گردد.
فصل پنجم این پژوهش به معرفی الگوریتم های بهینه سازی ترکیبی اختصاص داده شده است. در این فصل ادغام درونیاب خطی با الگوریتم ژنتیک و تندترین سقوط برای کاهش تعداد ارزیابی های تابع هدف و کاهش بار محاسبای مسئله، پیشنهاد داده می شود.
در فصل ششم اطلاعات ارزشمندی نظیر بازدهی چاه های تزریق و ضرایب اختصاص میان تزریق کننده ها و تولید کننده ها که تنها از مخزن مدل شده بر پایه SL بدست می آید، معرفی می گردد. سپس با این اطلاعات سودمند روشی پیشنهاد می شود تا الگوریتم بهینه سازی کارآمد تر باشد و این کارایی منجر به کاهش تعداد ارزیابی های تابع هدف و همگرایی سریع تر الگوریتم می شود.
در فصل هفتم به کمک اصول کنترل فازی و همچنین اطلاعات سودمند مخزن مدل شده بر پایه SL روشی برای مینیمم سازی میزان تولید آب در بازه زمانی تولید نفت پیشنهاد می شود. این روش پیشنهادی بر خلاف روش های بهینه سازی تصادفی نیازی به محاسبه زیاد تابع هدف ندارد. همچنین برتری این روش نسبت به روش های مبتنی بر گرادیان سادگی پیاده سازی آن و عدم نیاز به گرادیان تابع هدف نسبت به متغییرهای تصمیم گیری می باشد.
فصل آخر، فصل هشتم، به نتیجه گیری و بیان پیشنهادات اختصاص داده شده است.

فصل دوم

تعریف مسئله و مروری بر تاریخچه مکان یابی بهینه چاه ها
2-1- تعریف مسئله مکان یابی چاه های نفت
آز آنجا که تقاضا برای نفت روز به روز افزایش می یابد و همچنین فرآیند تولید نفت بسیار چالش برانگیز و هزینه بر شده است، توسعه بهینه مخازن نفت امر بسیار ضروری تلقی می شود. توسعه بهینه مخازن نفتی شامل تعیین بهینه تعداد، نوع، موقعیت، میزان نرخ چاه ها و نحوه حفر آن ها به منظور ماکزیمم کردن بک تابع هدف می باشد. نمونه ای از توابع هدف مورد استفاده میزان تولید تجمعی نفت یا سود حاصل از برداشت آن می باشد. عملیات بهینه سازی بسیار چالش برانگیز است زیرا تعداد چاه های مورد نیاز و نوع آن ها (افقی، عمودی، چند لایه؛ تولید کننده یا تزریق کننده) می تواند متفاوت باشد. حضور عدم قطعیت های زمین شناسی که منجر به ایجاد عدم قطعیت در مدل مخزن و در نظر گرفتن چندین تحقق مختلف برای مخزن می شود، نیز یکی از عوامل مهم تشدید کننده پیچیدگی مسئله بهینه سازی می باشد. همچنین مسئله مکان یابی بهینه چاه ها یک مسئله غیر خطی و عموماً شامل ماکزیمم یا مینیمم های محلی زیادی می باشد. زمان محاسباتی در این نوع مسائل بهینه سازی بسیار قابل توجه می باشد، از آنجا که مقدار تابع هدف برای سناریوهای مختلف توسعه مخازن نفتی باید محاسبه شود. هر بار ارزیابی تابع هدف نیازمند یک بار اجرای مدل مخزن می باشد، و برای مخزن های بزرگ با مدل پیچیده زمان اجرای شبیه سازی مدل می تواند بسیار بزرگ باشد. در صنعت کلیدی ترین تصمیمات مهندسان مخزن این است که در کدام مکان مخزن، چاه حفر شود تا سود حاصل از برداشت و یا توابع هدف دیگر ماکزیمم شود. در واقع در عمل با شبیه سازی های مختلف مخزن عملکرد هر کدام از سناریو های توسعه مخزن بررسی می شود. اما با افزایش تعداد چاه ها جهت مکان یابی ، تعداد پاسخ های ممکن بسیار زیاد می شود. در نتیجه به یک الگوریتم بهینه سازی محاسباتی نیاز است. روش های بهینه سازی مختلفی برای تعیین موقعیت مناسب یک چاه در مخزن ارائه شده است. در ادامه مروری بر کارهای صورت گرفته در این راستا خواهیم داشت. اما

پایان نامه
Previous Entries منابع و ماخذ پایان نامه نفوذپذیری، مکان یابی، شبیه سازی Next Entries منابع و ماخذ پایان نامه الگوریتم ژنتیک، شبکه های عصبی مصنوعی، شبکه های عصبی