شبيه سازي و بهينه سازي فرايند ريزش ثقلي به كمك بخار (SAGD) در مخازن نفت سنگين

كارشناسي ارشد

مخازن نفت سنگين بخشي از منابع قابل توجه نفتي به شمار مي آيند كه به دليل مشكلات استخراج ناشي از بالا بودن گرانروي، هنوز تا حدود زيادي دست نخورده باقي مانده اند. افزايش تقاضاي نفت و كاهش توليد طبيعي از مخازن نفت سبك، باعث توجه روزافزون به روش هاي توليد از مخازن نفت سنگين و فوق سنگين شده است. در حال حاضر يكي از متداول ترين روش هاي استخراج از مخازن نفت سنگين روش هاي ازدياد برداشت حرارتي مي باشد. از جمله اين روش ها، مي توان به فرايند ريزش ثقلي به كمك بخار (SAGD) اشاره كرد. در فرايند SAGD از تركيب دو چاه افقي، چاه بالايي به عنوان چاه تزريق كننده و چاه زيرين به عنوان چاه برداشت، استفاده مي شود كه با تزريق بخار به درون چاه باعث كاهش گرانروي و در نتيجه افزايش تحرك پذيري نفت مي شود. در حال حاضر يكي از چالش هاي موجود، بهينه سازي اين فرايندها به منظور كاهش زمان، هزينه و منابع مورد استفاده در اين فرايندها مي باشد. نتايج مطالعات اخير نشان داده است بهينه سازي پارامترهاي عملياتي باعث بهبود عملكرد فرايند SAGD مي شود. بنابراين در اين مطالعه، يك فرايند 8 ساله ي SAGD، به بازه هاي زماني يكسان تقسيم شده و پارامترهاي عملياتي مانند دبي، دما و فشار بخار تزريقي متعلق به هر يك از بازه هاي زماني به صورت همزمان بهينه سازي شده است. دو الگوريتم ازدحام ذرات (PSO) و جستجوي الگو (PS) به منظور يافتن بيشينه مقدار تابع هدف، «ارزش خالص فعلي» (NPV) ، استفاده شده است. در ابتدا آناليز حساسيتي بر روي PSO با جمعيت هاي متفاوت به منظور پيدا كردن تعداد ذرات كافي براي دستيابي به نقطه بهينه سراسري انجام شده است. سپس عملكرد چهار سناريوي بهينه سازي متفاوت با استفاده از اين الگوريتم مورد مطالعه قرار گرفته و نتايج با يكديگر مقايسه گرديده است. بررسي نتايج سناريوها نشان مي دهد با اعمال سناريوي بهينه سازي مناسب، فرايند SAGD مي تواند به مدت 1 سال كاهش يابد. الگوريتم PSO درحالي به نقطه بهينه سراسري دست مي يابد كه نيازمند تعداد فراخواني هاي تابع زيادي مي باشد. از طرفي، بهينه سازي همزمان چندين پارامتر عملياتي همراه با جمعيت زياد بسيار زمان بر مي باشد. در نقطه مقابل، الگوريتم PS با سرعت بيشتري همگرا شده اما احتمال گير افتادن در نقطه بهينه محلي بسيار زياد مي باشد. بنابراين، يك الگوريتم تركيبي PSO-PS پيشنهاد شده است كه با تعداد ذرات كافي دامنه حل را جستجو و محدود كرده و در ادامه حدس اوليه مناسبي براي PS فراهم مي كند. سپس روند بهينه سازي با PS ادامه پيدا كرده و مقدار بهينه ي هر پارامتر پيدا مي شود. نتايج نشان مي دهد استفاده از الگوريتم تركيبي تا 84% هزينه محاسباتي را كاهش مي دهد.

196222

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي مكانيك

دكتر مجيد سياوشي