پژوهش های کاربردی مهندسی شیمی - پلیمر
فصلنامه علمی - پژوهشی

تخصیص بهینه گاز دیاکسیدکربن و نیتروژن بین چاههای یک میدان در فرایند فرازآوری مصنوعی

نوع مقاله : پژوهشی اصیل

نویسندگان

جلال ابوبکری 1
آرزو جعفری 1
حامد نامدار 1
گودرز احمدی 2

1 گروه مهندسی نفت، دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

2 گروه مهندسی مکانیک و هوافضا ، دانشکده مهندسی کولتر، دانشگاه کلارکسون آمریکا

چکیده
موضوع تحقیق: یکی از روش­های مفید در فرایندهای افزایش و نگهداشت تولید نفت از مخازن هیدروکربوری، به‌کارگیری روش فرازآوری با گاز است. در این تحقیق باهدف منافع اقتصادی به بررسی و مقایسه امکانسجی استفاده از دو گاز کربن دی‌اکسید و نیتروژن به‌جای گاز طبیعی در فرایند فرازآوری با گاز پرداخته می‌شود. همچنین با توجه به محدود بودن گاز در دسترس با هدف حداکثر­سازی تولید نفت به بررسی و مقایسه بهینه‌سازی تخصیص گاز بین چاه‌های میدان پرداخته می‌شود و با شبیه‌سازی 10 چاه از یک میدان فراساحلی ایران، به بهینه‌سازی حجم محدود گاز در دسترس و اثر آن در افزایش برداشت نفت پرداخته شده است. میزان تزریق گاز به هر چاه مقدار بهینه­ای است که تزریق گاز بیش از آن موجب افزایش اصطکاک و کاهش تولید خواهد شد. از طرفی به دلیل ظرفیت کمپرسورها و در دسترس بودن مقدار محدود گاز، امکان تزریق مقدار بهینه به هر چاه امکان‌پذیر نیست.

روش تحقیق: در این پژوهش مدل‌سازی چاه با استفاده از نرم‌افزار پراسپر انجام شده است. ابتدا با جمع‌آوری داده­های10 چاه از یک مخزن فراساحلی جنوب ایران مدل آن­ها ساخته شده و پس از صحت سنجی، با استفاده از گاز کربن دی‌اکسید و نیتروژن به‌صورت مجزا، شبیه‌سازی فرازآوری مصنوعی انجام شده است. سپس نمودار عملکرد فراز­آوری با گاز(GLPC) هر کدام از چاه‌ها با مدل تجربی مناسب در نرم­افزار متلب برازش می‌شود. در ادامه با استفاده از سالور اکسل اقدام به بهینه‌سازی حجم محدود گاز با استفاده از دو گاز مختلف می‌شود.

نتایج اصلی: با توجه به نتایج به‌دست‌آمده از بهینه­سازی، میزان تجمعی تولید چاه‌ها به ازای یک مقدار گاز در دسترس که 15 میلیون فوت مکعب می­باشد در حالت استفاده از گاز نیتروژن 3564 بشکه در روز بیشتر از حالت استفاده از گاز کربن­دی­اکسید است. همچنین در همه حالت‌های موردبررسی بیشترین مقدار گاز تزریقی به چاه شماره 8 اختصاص می‌یابد که دلیل آن تولید بالای این چاه است. توجه به مقایسه دو حالت تزریق، زمانی که مقدار گاز در دسترس 12 و 9 میلیون فوت مکعب در روز باشد تولید نفت حالت تزریق نیتروژن به ترتیب 3424 و 3302 بشکه در روز(۲۸٪ و ۲۴٪) بیشتر از حالت استفاده از گاز کربن­دی­اکسید است.

کلیدواژه‌ها

بهینه‌سازی
فرازآوری با گاز
تولید نفت
کربن دی‌اکسید
نیتروژن

موضوعات

عنوان مقاله English

Optimum allocation of carbon dioxide and nitrogen gas between wells of an oil field in the artificial gas lift process

نویسندگان English

Jalal Abu-Bakri 1
Arezou Jafari 1
Hamed Namdar 1
Goodarz Ahmadi 2
1 Petroleum Engineering Department, Faculty of Chemical Engineering, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran
2 Mechanical and Aeronautical Engineering Department, Wallace H. Coulter School of Engineering, Clarkson University
چکیده English

Research topic:

Gas lift is an efficient artificial lift strategy, routinely used to overcome the low productivity of the wells. In this research, the possibility of using two gases, carbon dioxide and nitrogen instead of natural gas, in the gas lifting process is investigated and compared. To maximize oil production, the optimization of the allocation of the limited amount of gas between 10 wells in the Iranian offshore brown oil field is performed.

Research Method:

In this research, all the wells were modeled by PROSPER software. First, all 10 wells data of an Iranian offshore oil reservoir were collected. Secondly, their model has been built and after validation, a simulation of the artificial gas lift was performed using carbon dioxide and nitrogen gas separately, then, the Gas Lift Performance Curve (GLPC) of all the wells are fitted with the appropriate experimental model in MATLAB software. In the following, using Solver Excel, the allocation optimization with a limited amount of gas was performed using two different gases.

Main results:

According to the results obtained from the optimization, for a certain amount of available gas which is 15 MMSCFD, the total Oil production in the case of nitrogen gas injection is 3564 STBD more than carbon dioxide gas injection. Also, in all cases, due to the production potential capacity of well No. 8, the most amount of injected gas is allocated to it. The comparison of the two types of injected gas shows that the quantity of oil produced using nitrogen is 3424 and 3302 STBD (28 % and 24 %) greater than carbon dioxide gas when the gas is lowered to 12 and 9 MMSCFD, respectively.

کلیدواژه‌ها English

Optimization
Artificial Gas Lift
Oil production
Carbon Dioxide
Nitrogen
[1] M. M. Mokhlis, M. A. Basarudin, M. F. Hassan, R. Fuenmayor, and R. Trivedi, “Implementation Challenges in Automation of Gas Lift Optimization Workflow: A Case Study for Digital Fields Journey,” ADIPEC. p. D042S191R002, Oct. 31, 2022. doi: 10.2118/211151-MS.
[2] Schlumberger, “Gas Lift Design,” Chevron Main Pass 313 Optim. Proj., vol. 1, p. 229, 1999.
[3] S. Hari, S. Krishna, M. Patel, P. Bhatia, and R. K. Vij, “Influence of wellhead pressure and water cut in the optimization of oil production from gas lifted wells,” Pet. Res., vol. 7, no. 2, pp. 253–262, 2022, doi: 10.1016/j.ptlrs.2021.09.008.
[4] V. Dwivedi, F. Al Zaabi, and B. Jaffres, “The Benefits of an Integrated Approach (Development, Completion, Production Operation, and Integrity) for Gas-Lift Design on an UAE Offshore Field,” ADIPEC. p. D022S169R004, Oct. 31, 2022. doi: 10.2118/211571-MS.
[5] M. Khoshkbarchi, M. Rahmanian, J. Cordazzo, and L. Nghiem, “SPE-199923-MS Application of Mesh Adaptive Derivative-Free Optimization Technique for Gas-Lift Optimization in an Integrated Reservoirs, Wells, and Facilities Modeling Environment,” 2020.
[6] N. Janatian and R. Sharma, “A robust model predictive control with constraint modification for gas lift allocation optimization,” J. Process Control, vol. 128, 2023, doi: 10.1016/j.jprocont.2023.102996.
[7] H. Hamedi, F. Rashidi, and E. Khamehchi, “A novel approach to the gas-lift allocation optimization problem,” Pet. Sci. Technol., vol. 29, no. 4, pp. 418–427, Jan. 2011, doi: 10.1080/10916460903394110.
[8] H. Namdar and M. A. Shahmohammadi, “Optimization of production and lift-gas allocation to producing wells by a new developed GLPC correlation and a simple optimization method,” Energy Sources, Part A Recover. Util. Environ. Eff., vol. 41, no. 21, pp. 2616–2630, Nov. 2019, doi: 10.1080/15567036.2019.1568635.
[9] R. R. Carpio et al., “Short-term oil production global optimization with operational constraints: A comparative study of nonlinear and piecewise linear formulations,” J. Pet. Sci. Eng., vol. 198, p. 108141, 2021, doi: 10.1016/j.petrol.2020.108141.
[10] M. A. Al-Janabi, O. F. Al-Fatlawi, D. J. Sadiq, H. A. Mahmood, and M. A. Al-Juboori, “Numerical Simulation of Gas Lift Optimization Using Artificial Intelligence for a Middle Eastern Oil Field,” Soc. Pet. Eng. - Abu Dhabi Int. Pet. Exhib. Conf. ADIP 2021, 2021, doi: 10.2118/207341-MS.
[11] K. Zanbouri, M. Razoughi Bastak, S. M. Alizadeh, N. Jafari Navimipour, and S. Yalcin, “A New Energy-Aware Method for Gas Lift Allocation in IoT-Based Industries Using a Chemical Reaction-Based Optimization Algorithm,” Electron., vol. 11, no. 22, 2022, doi: 10.3390/electronics11223769.
[12] L. Masud et al., “Gas Lift Optimization in Unconventional Wells – Vaca Muerta Case Study,” SPE Argentina Exploration and Production of Unconventional Resources Symposium. p. D011S004R002, Mar. 20, 2023. doi: 10.2118/212577-MS.
[13] R. Asgharzadeh Shishavan et al., “Closed Loop Gas-Lift Optimization,” SPE Artificial Lift Conference and Exhibition - Americas. p. D021S004R001, Aug. 23, 2022. doi: 10.2118/209756-MS.
[14] J. R. Blann and G. M. Laville, “Gas lifting a major oil field in Argentina with high CO2 content associated gas,” SPE Prod. Facil., vol. 12, no. 1, pp. 41–45, 1997, doi: 10.2118/30638-PA.
[15] M. A. Lozada Aguilar and M. Del Remedios Arredondo Monarrez, “Gas lift with nitrogen injection generated in situ,” in SPE International Petroleum Conference and Exhibition in Mexico, IPCEM, Society of Petroleum Engineers, 2000.
[16] قرچه بیدختی, امیر, & خامه‌چی, احسان. (1398). بهبود تولید یک میدان نفتی با استفاده از مدل‌سازی یکپارچه و کنترل بهینه. پژوهش نفت, 29(98-2), 34-45.
[17] پهلوان بجستانی م. ص، “طراحی و بهینه سازی فرازآوری باگاز در یک میدان نفتی”، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه صنعتی شاهرود، 1391.

صفحه اصلی

راهنمای نویسندگان

ارسال مقاله

داوران

تماس با ما