Ημερολόγιο Εκδηλώσεων

Τίτλος εργασίας: Προσομοίωση φρεατίων υδραυλικής διάρρηξης.

Τίτλος εργασίας στα αγγλικά: Simulation of fractured wells.

Εξεταστική Επιτροπή:

Καθηγητής Ν. Βαρότσης

Επίκ. Καθηγ. Β. Γαγάνης

Δρ. Χ. Χατζηχρήστος

Περίληψη

Σκοπός αυτής της διπλωματικής ήταν να διαμορφώσει απλές και εύκολες μεθόδους για την πρόβλεψη της μελλοντικής απόδοσης των μη συμβατικών ταμιευτήρων (σφιχτά και σχιστολιθικά) με γραμμική γεωμετρία ροής και εκτεταμένη παροδική ροή. Έτσι, προτάθηκε η μέθοδος CRM, προκειμένου να αξιολογηθεί γρήγορα κι εύκολα η απόδοση των ταμιευτήρων. Πιο συγκεκριμένα, περιγράφεται μια αναλογία μεταξύ της ηλεκτρικής και της πετρελαϊκής μηχανικής και εισάγονται δύο όροι (χωρητικότητα και αντίσταση). Η διαδικασία περιλαμβάνει έναν απλό συνδυασμό εξισώσεων αρχής διατήρησης της μάζας, της ερευνηθείσας απόστασης και της επικρατούσας ροής, χρησιμοποιώντας την έννοια της συνεχούς διαδοχής των ψευδο-σταθερών καταστάσεων. Ακολούθως συζητείται το βασικό μοντέλο, το οποίο αποτελείται από έναν ορθογώνιο ομοιογενή ταμιευτήρα με ένα φρέαρ τοποθετημένο στο κέντρο του και μία υδραυλική ρωγμάτωση να το διασχίζει, μέχρι τα όρια του ταμιευτήρα. Αυτή η διαδικασία χρησιμοποιείται κατά τη διάρκεια της παροδικής και οριοθετημένης ροής των ταμιευτήρων, όταν χρησιμοποιείται η εξίσωση της ερευνηθείσας απόστασης.

Η μέθοδος αντίστασης - χωρητικότητας (CRM) είναι παρόμοια με τις εμπειρικές μεθόδους, διότι και οι δύο χρησιμοποιούν ελάχιστα δεδομένα σε σύγκριση με τις αναλυτικές μεθόδους και αυτό το χαρακτηριστικό  τις καθιστά τόσο επιθυμητές. Παρόλο που οι εμπειρικές μέθοδοι δεν έχουν φυσική βάση, η μέθοδος CRM χρησιμοποιεί την εξίσωση της αρχής διατήρησης της μάζας, ακριβώς όπως κάνουν οι αναλυτικές μέθοδοι. Ως εκ τούτου, οι κλασσικές έννοιες χρησιμοποιούνται για να επιδείξουν μια γρήγορη, εύκολη και φθηνή μέθοδο. Με αυτό τον τρόπο η CRM έχει μια φυσική βάση σε σύγκριση με τις εμπειρικές λύσεις και οι παράμετροί της έχουν φυσικό νόημα. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα, η αυτή νέα μεθοδολογία να μπορεί να τοποθετηθεί ανάμεσα στις αναλυτικές και τις εμπειρικές μεθόδους, αξιοποιώντας τα πλεονεκτήματα της καθεμιάς.

Μετά την ολοκλήρωση της διαδικασίας ανάπτυξης αυτού του νέου μοντέλου, τα αποτελέσματά του συγκρίθηκαν με τις αναλυτικά λύσεις. Οι τελευταίες χρησιμοποιήθηκαν για την επαλήθευση των αποτελεσμάτων, όπως αυτά προέκυψαν από τη CRM για δεξαμενές υγρών που παράγουν υπό σταθερή παροχή και σταθερή πίεση. Αυτές οι λύσεις χρησιμοποίησαν την αδιάστατη εξίσωση της διάχυσης και συγκεκριμένες διαφορετικές αρχικές και οριακές συνθήκες για έναν ταμιευτήρα συγκεκριμένων διαστάσεων προκειμένου να αποκτήσουν αναλυτικά τις λύσεις και να τις εκφράσουν σε πραγματικό χρόνο. Εφόσον οι αναλυτικές λύσεις είναι έγκυρες καθ’ όλη τη διάρκεια της παραγωγής, ως εκ τούτου μπορούν να χρησιμοποιηθούν τόσο για την μεταβατική όσο και για τη ροή που επικρατεί στο όριο του ταμιευτήρα (BDF).

Τέλος, τα ληφθέντα CRM και τα αναλυτικά αποτελέσματα συγκρίθηκαν με τα αποτελέσματα γνωστών αριθμητικών προσομοιωτών (ECLIPSE και IMEX), αλλά για ταμιευτήρες υγρών με ποικίλες ιδιότητες κατά τη διάρκεια τόσο των παροδικών όσο και των BDF ροών. Παρόλο που όλα τα μοντέλα φαίνεται να είναι γενικά σε καλή συμφωνία μεταξύ τους, οι λύσεις όπως προέκυψαν από το  ECLIPSE και το IMEX φαίνεται να είναι πιο κοντά, ενώ το μοντέλο CRM και το αναλυτικό μοντέλο είναι σε μεγαλύτερη συμφωνία μεταξύ τους παρά με τις αριθμητικές λύσεις προσομοίωσης. Λαμβάνοντας υπόψη όλα τα προαναφερθέντα, το CRM μπορεί να παρέχει γρήγορα και οικονομικά, εύλογα και αξιόπιστα αποτελέσματα της απόδοσης των ταμιευτήρων και μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως αξιόπιστο εργαλείο στις προβλέψεις ανάκτησης υδρογονανθράκων.

Abstract

The purpose of this dissertation was to formulate simple and easy methods for predicting the future performance of unconventional (tight and shale) oil reservoirs with a linear flow geometry and an extended transient flow. Thus, CRM was proposed, in order to evaluate the reservoir performance fast and easy. Specifically an analogy is described between the electrical and petroleum engineering and two terms are introduced (capacitance and resistance). The procedure was comprised of simple combination of equations for material balance, distance of investigation and boundary dominated flow, utilizing the concept of continuous succession of pseudo-steady states. Afterwards the basic model is discussed, which is a rectangular homogeneous reservoir with a well placed at the center of the reservoir and a hydraulic fracture traversing it, till the boundaries. This process is used during transient and boundary dominated flow of oil reservoirs, when utilizing the distance of investigation equation.

The capacitance-resistance method is similar to the empirical methods because they both utilize minimum amount of data compared to the analytical methods and this is what makes them so appealing. Although empirical methods do not have a physical basis, CRM utilizes the material balance equation, the same way analytical methods do. Hence classical concepts are employed to demonstrate a quick, easy and without costing a great deal methodology. This way the CRM has a physical basis compared to the empirical solutions, and its parameters have a physical meaning. As a result this new methodology could be placed between the analytical and the empirical methods, utilizing the advantages of each one.

After completing the procedure of developing this new model, the obtained CRM results were compared with the analytical solutions. They were employed for the verification of CRM processes for liquid reservoirs which produce under constant flowrate and constant pressure. These solutions utilized the dimensionless diffusivity equation and specific different initial and boundary conditions for a finite reservoir in order to acquire analytically the solutions and express them in real time domain. Since the analytical solutions are valid through the whole time of production, as a consequence they include both transient and boundary-dominated flow.

Finally, the obtained CRM and analytical solutions were compared with the results from commercial numerical simulators (ECLIPSE and IMEX) but for liquid reservoirs with varying properties during both transient and BDF. Although all models seem to be generally in good agreement, ECLIPSE and IMEX solution appear to be closer, whereas CRM and the analytical model are in greater agreement with each other than with numerical simulation solutions. Taking into account all the aforementioned, CRM can provide fast and inexpensively, reasonable and reliable results of reservoir performance and can be used as a trustworthy tool in hydrocarbons recovery predictions.