بهبود تولید یک میدان نفتی با استفاده از مدل‌سازی یکپارچه و کنترل بهینه

Abstract

با تولید پیوسته از یک مخزن نفتی، فشار مخزن و دبی تولیدی کاهش پیدا می‌کنند. اگر نسبت گاز به نفت تولیدی، فشار جریان ته‌چاهی و ویژگی‌های سیال مخزن مناسب باشند، با استفاده از فرازآوری مصنوعی با گاز، دبی تولیدی افزایش پیدا خواهد کرد. در فرآیند فرازآوری مصنوعی با گاز، شرایط مخزن، چاه و تأسیسات سطح‌الارضی به‌صورت پیوسته تغییر می‌کنند؛ بنابراین باید بر عملیات تزریق گاز نظارت داشت و شرایط تزریق را متناسب با این تغییرات، به‌روزرسانی کرد تا بهینه‌ترین دبی تولیدی به‌دست آید و کارایی یک میدان هیدروکربنی را پیش‌بینی کرد. یکی از مشکلاتی که در فرآیند فرازآوری با گاز اتفاق می‌افتد، ناپایداری است. ناپایداری باعث کاهش تولید نفت و آسیب رساندن به تأسیسات می‌گردد. همچنین با توجه به محدودیت حجم گاز موجود جهت تزریق بایستی تخصیص و کنترل گاز تزریق‌شده در بین چاه‌های تولیدی به‌گونه‌ای باشد که تولید در شرایط بهینه انجام شود. در این مطالعه مخزن نفتی با استفاده از نرم‌افزار Eclipse شبیه‌سازی شد و سپس به کمک نرم‌افزار PRosPER مدل‌سازی چاه‌های تولیدی و شبکه خطوط لوله جریانی سطح‌الارضی انجام شد. در نهایت با استفاده از نرم‌افزار MATLAB، اتصال مدل‌های مخزن، چاه و شبکه خطوط لوله جریانی به‌منظور ایجاد مدل یکپارچه و تخصیص بهینه گاز تزریقی بین چاه‌ها به کمک الگوریتم ژنتیک انجام شد. طبق سناریو‌های مختلف، گاز تزریقی بین چاه‌ها توزیع شد. میزان تولید نفت و درآمد حاصل از هر سناریو ثبت شد. طبق نتایج به‌دست‌آمده، استفاده از مدل یکپارچه بهره‌برداری همراه با سیستم کنترل بهینه در فرآیند فرازآوری با گاز در مقایسه با شرایط تولید طبیعی مخزن مورد مطالعه، باعث افزایش 86/224% درآمد می‌شود. همچنین در نظر گرفتن ناپایداری به‌عنوان محدودیت در سیستم کنترل بهینه تزریق گاز مدل یکپارچه بهره‌برداری باعث کاهش 93/2% درآمد حاصل‌شده از مخزن می‌شود. اما در بلند‌مدت سبب کاهش آسیب به تأسیسات پایین‌دستی میدان نفتی می‌گردد.