پروژه بهینه سازی پارامترهای سطحی و زیر سطحی موثر در تابع درآمد در فرآیند تزریق گاز

توضیحات:

تحقیق،پروژه،پایان نامه بهینه سازی پارامترهای سطحی و زیر سطحی موثر در تابع درآمد در فرآیند تزریق گاز با استفاده  از سیستم یکپارچه در 112 صفحه همراه با رعایت اصول روش تحقیق در قالب word و قابل ویرایش همراه با جزئیات کامل

چکیده:

امروزه بهینه سازی در صنعت نفت و گاز به خصوص در حوزه روش های ازدیاد برداشت از اهمیت ویژه ای برخوردار شده است. با استفاده از این امر می توان به شناخت شرایط اکسترمم سازی تابع هدف با انتخاب نقاط بهینه متغیرهای آن نائل آمد. در روش تزریق گاز به مخزن نیز می توان با انتخاب صحیح پارامترهای سطحی و زیر سطحی به بیشینه سازی تابع هدف سود خالص فعلی دست یافت. در این پایان نامه جهت نیل به این هدف از سیستم تولید یکپارچه استفاده می شود. این سیستم ها بدلیل در نظر گرفتن کلیه مولفه های سطحی و زیرسطحی تاثیرگذار روی عملکرد سیستم باعث کسب نتایج دقیق و قابل اعتماد می شوند. بدین جهت از نرم افزارهای توسعه یافته توسط شرکت پترولیوم اکسپرت نظیر پراسپر ( برای مدلسازی چاه های تولیدی و تزریقی)، شبیه سازی ریویل ( برای مدلسازی مخزن نفتی) و گپ ( برای مدلسازی تجهیزات سطحی تولید و تزریق) و ریزالو ( برای تشکیل سیستم انتقال اطلاعات در بازه های اجرایی مختلف) استفاده می شود تا تاثیر مجموعه ای پارامترها (حجم گاز تزریقی، نحوه تخصیص این میزان گاز به چاه‌های تزریقی و نیز دبی مناسب چاه‌های تولیدی) روی تابع هدف سود خالص فعلی در مورد بررسی قرار گیرند. برای کاهش تعداد اجراها و نیز شناخت رابطه پیچیده بین پارامترهای مذکور از روش طراحی آزمایش باکس- بنکن و طراحی رئوس قیدی برای بررسی سناریوهای مختلف استفاده می شود. تجزیه و تحلیل نتایج نیز با انفیس نرم‌افزار متلب و از طریق اختصاص داده ها به بخش های آموزش، تست و ارزیابی شبکه عصبی- فازی انجام شد و طی آن تاثیر ورودی‌ها بر تابع هدف و مقادیر بهینه هر یک از این متغیرها مشخص شد. 

نتایج بررسی‌ها نشان داد که با انتخاب مقادیر بهینه هریک از متغیرها، تابع سود خالص فعلی نسبت به حالت مبنا (تزریق برابر بین چاه های تزریقی) رشد چشمگیری یافته است و به میزان 7 درصد بهبود را نشان می دهد. علاوه بر این در  شرایط بهینه، با افزایش حجم میزان تزریق به مخزن، با وجود بالا رفتن هزینه های مرتبط با تزریق، اما تابع سود فعلی افزایش می یابد؛ چرا که رشد و بهبود میزان نفت تولیدی به مراتب بیشتر از هزینه های تزریق است. ضمن اینکه بهترین نرخ دبی سیال تولیدی (6050 بشکه در روز) نیز در این بهینه سازی مشخص شد تا چشم انداز تولید 20 ساله شبیه سازی مشخص شود. افزون بر آن، خطای پایین داده ها در شبکه های عصبی فازی بیانگر آن است که این شبکه به درستی توانسته ما را در شناخت متغیرهای تابع هدف یاری رساند.

واژه‌های کلیدی: بهینه سازی، تزریق گاز، سود خالص فعلی ، سیستم یکپارچه تولیدی، پترولیوم اکسپرت

فهرست مطالب:

چكيده    1

فصل اول: کلیات پژوهش

1-1- مقدمه        2

1-2- بازیافت ثانویه           3

1-2-1- تزریق گاز  4

1-2-1-1- تزریق امتزاجی و غیرامتزاجی        5

1-2-1-2- دسته‌بندی روش‌های تزریق غیرامتزاجی گاز 8

1-2-1-3- اثرات ترکیبی در طول تزریق غیرامتزاجی      9

1-2-1-4- معیار انتخاب روش تزریق گاز          10

1-2-1-5- اهمیت تزریق گاز 11

1-2-1-6-  محدودیت‌های تزریق گاز  11

1-2-1-7- پیشینه بهینه‌سازی پارامترهای تزریق گاز    12

1-2-1-7-الف- بهینه سازی روی ترکیب گاز تزریقی      12

1-2-1-7-ب- بهینه‌سازی روی حجم و نحوه تخصیص گاز تزریقی 14

1-3- اهداف پژوهش          16

1-4- فرضیه‌های پژوهش    16

1-5- مواد و روش‌های انجام پژوهش 17

فصل دوم: طراحی آزمایش و شبکه‌های عصبی فازی

2-1- مقدمه        18

2-2- طراحی آزمایش        18

2-2-1- مراحل طراحی آزمایش        19

2-2-2-  انواع طراحی‌های آزمایش   19

2-3- منطق فازی و سیستم استنتاج عصبی- فازی     22

2-3-1-  سیستم‌های فازی            23

2-3-2- توابع عضویت فازی  27

2-3-3- کاربرد سیستم‌های فازی در صنعت نفت         29

2-4- سیستم استنتاج عصبی- فازی انطباقی            30

2-5- بهینه‌کردن سیستم استنتاج عصبی- فازی انطباقی         33

فصل سوم: مفاهیم مدل‌سازی سیستم یکپارچه

3-1- مفاهیم سیستم یکپارچه تولیدی         34

3-2- تئوری نحوه ایجاد سیستم یکپارچه بین مخزن و شبکه سطحی     36

3-2-1- روش ضمنی          37

3-2-2- روش صریح            37

3-3- مراحل انجام مدل‌سازی به روش سیستم یکپارچه           38

3-4- مزایای سیستم یکپارچه         39

3-4-1- طرح توسعه میدان  39

3-4-2- طرح اقتصادی         39

3-4-3- پیش‌بینی تولید     40

3-4-4- بهینه‌سازی تولید   40

3-5- کاربردهای سیستم یکپارچه تولیدی     41

3-6-  مثال‌های کاربردی از سیستم یکپارچه در صنعت نفت      41

3-7- تاریخچه بازگردانی گاز در پرتو بکارگیری سیستم یکپارچه  43

3-8- بسته نرم‌افزاری IPM  45

3-8-1- مدل چاه‌های تولیدی و تزریقی توسط نرم‌افزار PROSPER            45

3-8-2- مدل تجهیزات سطح‌الارضی توسط نرم‌افزار GAP            47

3-8-2-1- کاربردهای GAP   48

3-8-3- مدل مخزن توسط نرم‌افزار REVEAL    51

3-8-3-1- کاربردهای نرم‌افزار REVEAL           52

3-8-4-  نرم‌افزار کوپل کننده RESOLVE          53

فصل چهارم: مطالعه موردی

4-1-مطالعه موردی           55

4-2- بیان مسئله 55

4-3- داده‌های اولیه           56

4-3-1- داده‌های مدل چاه‌های تولیدی و تزریقی          56

4-3-2- داده‌های مرتبط با نرم‌افزار گپ           62

4-3-2-1- هسته مرکزی GAP          62

4-3-3- داده‌های مرتبط با نرم‌افزار ریویل         65

4-3-4- نرم‌افزار کوپل کننده RESOLVE           67

4-4- مدل اقتصادی            69

4-5- تعریف سناریوهای مختلف تزریق گاز و تولید        71

فصل پنجم: تجزیه و تحلیل داده‌ها

5-1- نتایج اجراهای گرفته شده توسط سیستم یکپارچه          72

5-2- آنالیز داده‌ها 74

5-2-1- استفاده از سیستم استنتاج عصبی- فازی جهت تجزیه و تحلیل نتایج      74

5-2-1-1- بارگذاری داده‌های آموزش در سیستم         74

5-2-1-2- بارگذاری داده‌های اعتبارسنجی و آزمایش در کنار داده‌های آموزش        75

5-2-1-3- ایجاد سیستم استنتاج فازی در سیستم     75

5-2-1-4- آموزش سیستم استنتاج فازی      76

5-1-2-5- مقایسه نتایج به‌دست‌آمده از مدل با داده‌های خروجی           76

5-2-1-6- ساختار سیستم استنتاج عصبی- فازی انطباقی       78

5-2-1-7-  قواعد فازی به دست آمده از سیستم         79

5-2-1-8- سطوح ایجاد شده توسط مدل        80

5-2-2- آنالیز نمودارهای مخزنی (فشار و GOR)          87

5-2-3- نتایج اجرای مدل سیستم یکپارچه در حالت بهینه تولید و تزریق  89

فصل ششم: نتیجه گیری و پیشنهادات

6-1- روند تحقیق  91

6-2- نتیجه‌گیری   92

6-3- پیشنهادات  93

منابع و مراجع      95

فهرست جداول

جدول (1-1): اطلاعات مرتبط با فرآیندهای تزریق گاز    9

جدول (4-1): مولفه های PVT سیال چاه تولیدی        57

جدول (4-2): مولفه‌های PVT سیال چاه تزریقی         57

جدول (4-3): اطلاعات IPR چاه‌های تولیدی و تزریقی   58

جدول (4-4): اطلاعات مربوط به بخش تجهیزات چاه تولیدی در Prosper  60

جدول (4-5): اطلاعات مربوط به بخش تجهیزات چاه تزریقی در Prosper  60

جدول (4-6): اطلاعات مربوط به گاز تزریقی در سیستم منیفولد            65

جدول (4-7):اطلاعات مربوط به ترکیبات سیال مخزن    66

جدول (4-8): خواص سنگ وسیال مخزنی میدان شبیه‌سازی  شده       66

جدول (4-9): اطلاعات پارامترهای اقتصادی مدل          70

جدول (5-1): جدول ورودی و خروجی حاصل از اجرای مجموعه نرم‌افزارها  72

جدول (5-2): خطای مدل    78

جدول (5-3): مقایسه نتایج حاصل از شبکه عصبی فازی با نتایج اجرای مدل در حالت بهینه           90

فهرست نمودار

نمودار (1-1): تولید گاز و ضریب بازیافت میعانات سناریوهای مختلف در شبیه‌سازی بارتولومئو وهمکاران       16

نمودار (2-1): تابع عضویت مثال بادکردن بادکنک         25

نمودار (2-2): تابع عضویت مثال سرعت ماشین         25

نمودار (2-3): مجموعه فازی           26

نمودار (2-4): فازی‌ساز مثلثی        27

نمودار (2-5): فازی‌ساز ذوزنقه‌ای     28

فهرست شکل‌ها

شکل (1-1): طرح شماتیکی از فرآیند تزریق گاز          6

شکل (1-2): ضریب بازیافت میعانات بر حسب زمان در حالات مختلف ترکیب سیال تزریقی (در دبی ثابت تزریق) در شبیه‌سازی امینی و همکاران 13

شکل (1-3): تغییر پارامترهای مخزن بر حسب زمان و فشار در دبی تزریق مختلف شبیه‌سازی نصیری و همکاران       14

شکل (1-4): نتایج حاصل از بهینه سازی پارامترهای انتخابی جول و همکاران روی تابع هدف          15

شکل (2-1): ساختار فازی 27

شکل (2-2): اجزای یک سیستم استنتاج عصبی- فازی انطباقی           31

شکل (3-1): نحوه تعامل بین بخش‌های مختلف سیستم یکپارچه         36

شکل (3-2): فلوچارت نحوه استفاده از پراسپر           47

شکل (3-3): فلوچارت نحوه استفاده از گپ   51

شکل (3-4): شکل ارتباط دینامیکی بین بخش های گوناگون تولید توسط نرم‌افزار ریزالو      53

شکل (4-1): نمایش IPR مدل  چاه تولیدی ساخته شده توسط PROSPER          59

شکل (4-2): نمایش IPR مدل چاه تزریقی ساخته شده توسط PROSPER           59

شکل (4-3): نمایش شبکه تولیدی مدل ساخته شده توسط GAP         62

شکل (4-4): نمایش شبکه تزریقی سطحی مدل ساخته شده در نرم‌افزار GAP   63

شکل (4-5): شماتیکی از مخزن و موقعیت چاه‌های تولیدی و تزریقی     67

شکل (4-6): ارتباط دینامیکی بین بخش های گوناگون تولید توسط نرم‌افزار ریزالو  68

شکل (5-1): بارگذاری داده‌های آموزش در سیستم    74

شکل (5-2): بارگذاری داده‌های آموزش، کنترل و اعتبارسنجی در سیستم          75

شکل (5-3): خطای داده‌های آموزش و اعتبارسنجی ایجاد شده در سیستم با استفاده از روش پس انتشار  76

شکل (5-4): نتایج مدل سیستم استنتاج عصبی-فازی انطباقی (قرمز رنگ) با داده‌های خروجی در مرحله آموزش (آبی)          77

شکل (5-5): نتایج مدل سیستم استنتاج عصبی-فازی انطباقی (قرمز) با داده‌های خروجی در مرحله آزمایش(آبی)     77

شکل (5-6): نتایج مدل سیستم استنتاج عصبی-فازی انطباقی (قرمز) با داده‌های خروجی در مرحله اعتبارسنجی(آبی)         78

شکل (5-7): ساختار مدل سیستم استنتاج عصبی-فازی انطباقی        79

شکل (5-8): قواعد فازی مدل         80

شکل (5-9): تاثیر حجم گاز تخصیصی روی سود خالص فعلی    81

شکل (5-10): تاثیر میزان گاز تخصیصی به چاه تزریقی شماره 1 روی سود خالص فعلی     81

شکل (5-11): تاثیر میزان گاز تخصیصی به چاه تزریقی شماره 2 روی سود خالص فعلی     82

شکل (5-12):  تاثیر میزان دبی سیال هر چاه تولیدی  روی سود خالص فعلی      83

شکل (5-13): تاثیر حجم گاز و میزان گاز تخصیصی به چاه 1 روی تابع سود خالص فعلی    83

شکل (5-14):تاثیر حجم گاز و میزان گاز تخصیصی به چاه 2 روی تابع سود خالص فعلی     84

شکل (5-16): تاثیر میزان گاز تخصیصی به چاه‌های تزریقی 2 و 3 روی تابع سود خالص فعلی          85

شکل (5-17): تاثیر میزان گاز تخصیصی به چاه‌های تزریقی 1 و دبی سیال تولیدی  روی تابع سود خالص فعلی          86

شکل (5-18): تاثیر میزان گاز تخصیصی به چاه‌های تزریقی 2 و دبی سیال تولیدی  روی تابع سود خالص فعلی          86

شکل (5-19):نمودار فشار مخزن تحت حالات مختلف تزریق (1 تخصیص یکسان بین چاه ها و 2 تخصیص بهینه)          87

شکل (5-20): نست گاز محلول در نفت تولیدی در حالت تزریق یکسان بین چاه های تزریقی          88

شکل (5-21): نسبت گاز محلول در نفت تولیدی در حالت تزریق بهینه بین چاه های تزریقی           89