Sentetik Bir Gas Başlıklı Rezervuarda Materyal Denge Denklemi Parametrelerindeki Hata Analizi

thumbnail.default.alt
Tarih
2014-06-12
Yazarlar
İnceişçi, Turgay
Süreli Yayın başlığı
Süreli Yayın ISSN
Cilt Başlığı
Yayınevi
Fen Bilimleri Enstitüsü
Institute of Science And Technology
Özet
Günümüzde çok boyutlu, çok fazlı dinamik materyal denge programları olan nümerik simulatörler petrol endüstrisinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Petrol endüstrisindeki nümerik simulatörlerin kullanımının yaygınlaşmasında bilgisayar donanımlarındaki, yazılım teknolojilerindeki ve ayrıca nümerik çözüm yöntemlerindeki gelişmeler etkendir. Diğer taraftan, klasik materyal denge teknikleri uygulamada basit olup, hidrokarbon rezervuarlarının davranışlarının içyüzünü anlamada değerli fikirler sunmaktadır. Materyal denge teknikleri ve özellikle doğrusal materyal denge grafikleri rezervuar performanslarının analizinde, itim mekanizmalarının belirlenmesinde ve en önemlisi yerinde petrol ve gaz miktarlarının hesaplanmasında rutin olarak kullanılmaktadır. Hem klasik materyal denge yaklaşımı hem de nümerik simülasyonlar rezervuarın performansını analiz etmek için ayni tip verileri kullanmakta ve bu veriler bazı sebeplerden ötürü belirsizlikler içermektedir. Veriler üzerindeki belirsizlikler kaçınılmaz olduğundan, önemli kararlar alınmadan önce belirsizliklerin etkileri dikkatlice araştırılmalıdır. Materyal denge tekniklerindeki veri belirsizlikleri laboratuvar basınç-sıcaklık-hacim (PVT) özelliklerinde, üretim verilerinde, akifer özelliklerinde ve ortalama rezervuar basıncında bulunabilir. Yeterli veri olmaması nedeniyle materyal denge hesaplamalarında rezervuar koşullarına uygun PVT korelasyonları kullanım için seçilmekte veya hesaplamalarda bazen yanlış PVT verileri kullanılmaktadır. Yeterli sayıda kuyudan kuyudibi basınç ölçümü yapılamaması veya yapılan kuyu testlerinin dizaynlarının iyi yapılamaması (üretim kaybı ve dolayısıyla gelir kaybını azaltmak için kuyuların test sürelerinin gerekenden az tutulması) veya kuyu sağım alanlarının doğru şekilde belirlenememesi, rezervuarı temsil eden ortalama basınç değerlerinin doğru olarak hesaplanamamasına neden olabilmektedir. Bunun yanı sıra, rezervuara komşu olan akiferin tipinin ve akifer özelliklerinin doğru tahmin edilememesi rezervuara giren su miktarının hesaplanmasında yanlış sonuçlar verebilmektedir. Materyal denge üzerindeki basınç belirsizliği ve rezervuara su girişi (We) hesaplamalarındaki hatalar geniş olarak çalışıldığı halde, materyal denge hesaplamalarındaki PVT hatalarının etkileri ile ilgili petrol mühendisliği literatüründeki tartışmalar daha sınırlıdır. Bu tezdeki asıl amaç, 3B simülatörler kullanılarak oluşturulan sanal bir gaz başlıklı rezervuarda hatalı PVT verileri ile yapılan materyal denge hesaplamalarından elde edilen yerinde petrol miktarı miktarı (OIIP veya N) üzerindeki hataların büyüklüklerinin araştırılmasıdır. Üretim verilerindeki ve başlangıç gaz başlığı hacminin başlangıç petrol hacmine oranı olan m değerindeki muhtemel hataların yerinde petrol miktarı üzerindeki etkileri ayrıca analiz edilmiştir. Tipik laboratuvar hatasını yansıtmak için her bir PVT parametresine (Rs, Rsi, Bo, Boi, Bg ve Bgi) % +/-2 sistematik hata eklenmiştir. Rs ile Rsi, Bo ile Boi ve Bg ile Bgi çiftlerinin her birinde % +/-2 hata olduğu varsayılarak yerinde petrol miktarı üzerindeki hatalar ayrıca analiz edilmiştir. Petrol üreticilerinin gelirlerini petrol ve gazın satışından elde etmeleri üretilen petrol ve gazın mümkün olan en doğru şekilde ölçülmesini zorunlu kılmıştır. Günümüzde kullanılan ölçüm ekipmanları geçmişe göre daha teknolojik olsalar da ölçtükleri değerlerde sistematik hata olma olasılığı her zaman bulunmaktadır. Üretim verilerindeki (Np ve Gp) hataların yerinde petrol miktarı üzerindeki etkilerini araştırabilmek için, simülatörden elde edilen üretim verilerinin % 10 düşük ölçüldüğü varsayımı yapılmıştır. Başlangıç gaz başlığı hacminin başlangıç petrol hacmine oranı olan m değeri, özellikle ilk üretim safhalarındaki en belirsiz parametredir. Çalışmada kurulan model sentetik model olduğu için m değeri kesin olarak bilinmektedir. Ancak m değerindeki hataların hesaplanan yerinde petrol miktarı üzerindeki etkisini araştırabilmek için m değerinin %+/-50 hatalı hesaplandığı varsayılmıştır. Materyal denge denkleminin doğrusal olarak ifade edilmesi ile elde edilen doğrusal materyal denge yöntemleri ile rezervuarın itim mekanizmalarına göre farklı şekilde doğru denklemleri üretilmekte ve materyal denklemindeki bilinmeyenler olan N, m ve We değerleri hesaplanabilmektedir. Bu çalışmada oluşturulan rezervuar modeli rezervuara su girişinin olmadığı gaz başlıklı bir rezervuardır. Doğrusal materyal denge denklemlerinin bu modele uyarlanması ile iki farklı yöntemle N hesaplanmıştır. Birinci durumda m değerinin bilindiği ancak N değerinin bilinmediği, ikinci durumda ise m ve N değerlerinin bilinmediği varsayılmıştır. Hata eklenmiş parametreler kullanılarak, materyal denge denklemi ve iki farklı doğrusal materyal denge denklemi ile yerinde petrol miktarı hesaplamaları yapılmıştır. Simülatöre hesaplattırılan yerinde petrol miktarı değeri baz alınarak N üzerindeki hatalar hesaplanmıştır. Farklı parametrelerin hesaplanan N değerleri üzerindeki etkilerini incelemek için etkisi araştırılan parametre veya parametrelerin değerine sistematik hata eklenirken diğer tüm parametreler kendi doğru değerlerinde bırakılmıştır. Farklı parametrelerdeki hataların yerinde petrol miktarı üzerindeki etkilerini anlamak ve materyal denge hesaplamalarındaki hata analizi sonuçlarını doğrulamak için duyarlılık katsayıları ile hata analizi ayrıca tartışılmıştır. Duyarlılık katsayıları ile hangi parametrenin yerinde petrol miktarı üzerindeki etkisinin daha fazla olduğu ve grafiklerle yapılan analizlerde grafiklerin davranışları açıklanabilmiştir. Çalışmanın sonuçları materyal denge metodları ile hesaplanan yerinde petrol miktarının, denklemlerdeki hatalı parametrelerden çok etkilendiğini göstermiştir. Özellikle rezervuardaki kurtarım faktörünün çok düşük olduğu durumlarda materyal denge hesaplamalarındaki PVT hatalarının etkilerinin çok önemli olduğu görülmüştür. Oluşturulan sentetik gaz başlıklı rezervuar modeli için PVT parametreleri içerisindeki en etkin parametrenin Boi olduğu ortaya çıkmıştır. Boi, Bgi ve Rs değerlerine pozitif hata eklenmesi durumunda N değerlerinin arttığı; Bo, Bg ve Rsi değerlerine pozitif hata eklenmesi durumunda ise N değerlerinin azaldığı gözlenmiştir. Benzer şekilde, Boi, Bgi ve Rs değerlerine negatif hata eklenmesinin N değerlerinin azalmasına neden olduğu; Bo, Bg ve Rsi değerlerine negatif hata eklenmesinin ise hesaplanan N değerlerinin referans alınan değerden yüksek olmasına neden olduğu görülmüştür. Bununla beraber, hesaplanan N değerleri üzerindeki hataların çalışılan tüm PVT durumlarında üretim periyodunun sonuna doğru sıfıra yaklaştığı görülmüştür. Hatalı parametreler kullanılarak materyal denge denklemi ile yapılan hesaplamaların doğrusal materyal denge yöntemlerine göre daha doğru sonuçlar verdiği gözlenmiştir. PVT hata miktarlarına göre daha yüksek hatalar eklenmesine rağmen, üretim verileri ve m değeri üzerindeki hataların etkileri PVT parametreleri üzerindeki hata etkileri ile karşılaştırıldığında, üretim verileri ve m değerindeki hatalarla hesaplanan N değerlerindeki hataların PVT parametrelerindeki hatalarla hesaplanan N değerlerinden çok daha düşük olduğu gözlenmiştir. Ayrıca, üretim verilerindeki hataların N üzerindeki etkilerinin, PVT parametrelerindeki hataların N üzerindeki hataya etkilerinin aksine, rezervuardan yapılan üretim miktarı arttıkça azalmadığı, gaz üretimindeki artışa bağlı olarak değişim gösterdiği gözlenmiştir. Ancak, m değerindeki hataya bağlı hesaplanan N değerlerindeki hatanın üretim periyodu boyunca çok fazla değişmediği gözlenmiştir. Petrol üretimi (Np) üzerindeki hataların etkilerinin gaz üretimi (Gp) üzerindeki hatalara göre daha az olduğu tespit edilmiştir. Oluşturulan senteki modelde, m değerinin % 50 fazla tahmin edilmesinin, N değerlerinin baz alınan değere göre % 20 daha az olmasına neden olduğu; % 50 daha az tahmin edilmesinin ise hesaplanan N değerinin % 40 daha fazla olmasına neden olduğu görülmüştür. PVT hataları içeren N değerindeki hataların davranışlarının duyarlılık katsayıları davranışları ile aşağı yukarı aynı parallellikte olduğu gözlenmiştir. Duyarlılık katsayısı en yüksek parametrenin Boi olduğu tespit edilmiştir.
Nowadays, for modeling reservoirs, the petroleum industry uses numerical simulators, which are basically multi-dimensional, multi-phase, dynamic material balance programs. The advancement of computer hardware and software technology and development of numerical solution methods have been also the factor for the increased use of reservoir simulation in petroleum industry. On the other hand, the application of the classical material balance approach is very simple and it provides a valuable insight into the behaviour of hydrocarbon reservoirs. Material balance methods, especially straight-line material-balance plots, are still routinely used in analyzing reservoir performance and estimate the OOIP and OGIP. Either the classical material balance approach or numerical simulations use the same type of data to analyze the performance of the reservoirs and these data have uncertainty due to various reasons. Since data uncertainty is unavoidable, its effects should be carefully analyzed before making an important desicion. Data uncertainty in material balance techniques includes error in the measurement of laboratory pressure-volume-temperature (PVT) properties, field production data, aquifer properties and average reservoir pressures. Although the effect of pressure errors on material balance and the errors in water influx calculations have been extensively studied, the discussion of the effect of PVT errors on material balance calculations in the petroleum engineering literature is rather limited. Due to the lack of data, very often non-representative PVT correlations are selected for use or incorrect PVT data are used in material balance calculations. In this thesis, the accuracy of the material balance calculations due to errors in PVT data were mainly investigated on a hypothetical gas cap reservoir which was constructed using 3D simulators. The possible errors in the production data and in the ratio of the initial gas cap volume to the initial oil volume (m) were also analyzed. A systematic error of +/-2% was added to each PVT parameter (Rs, Rsi, Bo, Boi, Bg and Bgi) to account for typical laboratory error. The amount of systematic error applied was -10% for production data (Np and Gp) and +/-50% for the m value. Material balance calculations with different methods were performed using the erroneous data and the errors on the original oil in place (N) values were calculated according to the base case value of the output of simulator. The effects of different parameters on the errors in calculated N values were examined by introducing systematic error to only one parameter while taking the others at their true value. Sensitivity coefficients are analyzed to provide explainations of the behavior of the errors with time. The results of the study showed that impact of PVT errors on material balance calculations can be very significant if the recovery factor of the reservoir is quite small. However, the errors on the calculated values of N is approaching to zero for all PVT cases studied towards the end of the production period. It was observed that the effects of the errors in production data were relatively low compared to the results of the PVT data analysis. The effect of the error in Np in N calculations was lower than the effect of Gp. It was seen that the estimation of m value 50% higher than the orginial value m causes the N values 20 % less than the base value and the estimation of m value 50 % more yields +40% error in the calculated values of N.
Açıklama
Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2014
Thesis () -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2014
Anahtar kelimeler
materyal denge; hata analizi; simülasyon; 3B modelleme; formasyon hacim katsayısı ; Basınç-Hacim-Sıcaklık, material balance ; error analysis ; simulation ; 3D modeling ; formation volume factor = ; PVT
Alıntı