Geri Dön

Modeling and interpreting transient sandface temperatures in presence of momentum and skin effects under nonisothermal single-phase liquid flow conditions

Petrol rezervuarlarında tek-fazlı sıvı akışı koşullarında momentum ve zar etkileri altında kuyudibi sıcaklık davranışlarının modellenmesi ve yorumlanması

PDF İndir

  1. Tez No: 467264
  2. Yazar: SERHAT KOÇAK
  3. Danışmanlar: PROF. DR. MUSTAFA ONUR
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Petrol ve Doğal Gaz Mühendisliği, Petroleum and Natural Gas Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2017
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Petrol ve Doğal Gaz Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 99

Özet

Son zamanlarda rezervuar ve kuyuiçi parametrelerinin belirlenmesinde kararsız sıcaklık verilerinin kullanımı yaygınlaştı. Kuyudibi sıcaklık verilerini ölçen aletlerin geliştirilmesi ve bu aletlerin çok hassas ölçümler yapabilmesi kararsız sıcaklık analizi ile kuyuiçi civarındaki parametrelerin tahmin edilmesi için ilham verici olmuştur. Kararsız basınç analizi basıncın yayılım hızından dolayı kuyu içi civarı parametrelerin (kirlenme zonu faktörü, kirlenme zonu yarı çapı, kirlenme zonu geçirgenliği vb.) belirlenmesinde yetersiz kalabilmektedir. Fakat kararsız sıcaklık analizinin özellikleri bu parametrelerin tahmin edilmesi konusunda araştırmacıların dikkatini çekmiştir. Rezervuar civarındaki akış genelde izotermal kabul edilir. Fakat izotermal değildir. Isı kayıpları olmasa bile sıcaklık değişebilmektedir. Sıcaklığı değiştiren ısı transferi mekanizmaları vardır. Bunlar Joule-Thomson etkisi, adyabatik genişleme/sıkışma, ısı iletimi ve yayınımı olarak sıralanabilir. Sıcaklık verilerini modelleyebilmek için sıralanan ısı mekanizmalarının modellenmesi gerekmektedir. Bu çalışmada petrol rezervuarlarının tek-fazlı sıvı akış koşullarında kuyudibi sıcaklık davranışları incelenmiştir. Aynı zamanda kuyiiçi depolama ve zar etkileri de göz önünde bulundurulmuştur. Kuyudibi sıcaklık davranışlarının belirlenmesinde rezervuar ve kuyudibi olmak üzere iki tane model geliştirilmiş ve bu modeller birlikte çözümlenmiştir. Rezervuar modeli kompozit (belli bir kirlenme zonuna sahip) ve izotermal olmayan akış göz önüne alınarak modellenmiş olup kuyudibi modeli izotermal akış prensibine dayalı olarak geliştirilmiştir. Kuyudibi modellemesinde kütle korunumu ve momentum olmak üzere iki farklı yaklaşım incelenmiştir. Kütle korunumu modeli sadece kütle denge denklemlerini hesaba katarken, momentum modeli hem kütle denge denklemlerini hem de enerji denge denge denklemlerini göz önünde bulundurmaktadır. Bundan dolayı kuyu dibi modellenmesinde momentum modeli diğer kuyudibi modellerine göre daha yaygın kullanılmaktadır. Kompozit rezervuar ve kuyudibi modellerinin birleşik çözülebilmesi için sonlu farklar yöntemini kullanarak 1- boyutlu yarı-analitik bir yönem geliştirilmiştir. Yarı-analitik denmesinin sebebi enerji denge denklemlerinde sıcaklık içeren terimlerin sayısal, basınç içeren terimlerin ise analitik yaklaşımla çözümlenmesidir. Yarı-analitik yöntemle üretilen kuyu dibi sıcaklık verilerin doğrulanması ve kıyaslanması için izotermal olmayan bir simulatörden üretilen sıcaklık verileri kullanılmıştir. Yarı-analitik çözümden üretilen sıcaklık verileri ile izotermal olamayan simülatörden üretilen sıcaklık verileri arasında oldukça iyi uyuşmalar ve benzerlikler sağlanmıştır. Momentum ve kuyuiçi depolama etkileri sıcaklık verileri üzerinde çok erken zamanlarda etkili olmakta ve etkisi kısa sürmektedir. Buna karşın, kirlenme zonu parametreleri basınç azalım ve yükselim kuyudibi sıcaklıklar üzerinde ara zaman ile geç zaman dönemlerinde önemli etkilere sahiptir. Bu etkiler detaylı olarak açıklanacak olursa yarı-analitik sıcaklık denklemindeki basınca dayalı terimleri izotermal varsayıma dayanarak çözmek kabul edilebilir bir varsayım olmuştur. İzotermal olmayan simulatör, enerji denge ve kütle denge denklemlerini birleşik çözdüğü bilinmektedir. Yapılan kıyaslamaların yüksek basınç düşümlü rezervuarlar hariç olumlu sonuçlar verdiği ve izotermal olmayan simualtörden elde edilen kuyudibi sıcaklık verilerinin yarı-analitik yaklaşımdan elde edilen kuyudibi sıcaklık verilerini takip ettiği görülmektedir. Çalışmanın içinde yer alan her iki sentetik örnek için de üretim zamanında izotermal olmayan simulatör ve yarı-analtitik yaklaşımla üretilen kuyudibi sıcaklık verilerine bakıldığında erken zamanlarda kuyu dibi akışkanının adyabatik genleşmesinden kaynaklanan soğuma etkisi görülmektedir. Üretim periyodunun geç zamanında ise izotermal olmayan simulatörden ve yarı-analitik yaklaşımla üretilen kuyu dibi sıcaklıklarında Joule-Thomson etkisinden kaynaklanan bir ısınma davranışı görülmektedir. Üretim kapama döneminde üretilen kuyudibi sıcaklıklarına bakıldığında, erken zamanlarda kuyudibi civarındaki akışkanın sıkışmasından dolayı bir ısınma davranışı gözlenmektedir. Bu etki aynı zamanda adyabatik sıkışma olarak da bilinmektedir. Aynı zamanda üretim kapama döneminin geç zamanlarında Joule-Thomson etkisinden kaynaklanan bir soğuma davranışı gözlenmektedir. Joule-Thomson etkisi basınç değişiminden kaynaklı sıcaklık değişimi olarak tanımlanmaktadır. İzotermal olmayan bir rezervuarın modellenmesinde sıcaklık ve basınç beraber modellenmekte olup sıcaklığı ve basıncı etkileyen ısı transferi mekanizmaları da modellenmektedir. Kuyudibi sıcaklık verilerinin üretilmesinde kütle denge ve enerji denge denklemlerini içeren momentum modelinin sıcaklığa olan etkisi de araştırılmıştır. Momentum modeli kullanılmadan elde edilen sonuçlarla model kullanılarak elde edilen sonuçlar arasında fark görülmektedir. Aynı zamanda sadece kütle dengesini içeren geleneksel kuyudibi depolama modeli ile momentum modeli aynı davranışları gösterildiği görülmektedir. Çalışmanın amaçlarından biri kuyudibi rezervuar ve akışkan parametrelerinin kuyu dibi sıcaklıklarına olan etkisini de araştırmak olduğu için izotermal olmayan rezervuarın sıcaklık denklemi radyal bir blok sistemi sistemi kullanılarak ayrıklaştırılmıştır. Bu ayrıklaştırmanın sonucunda çözüm Thomas algoritmasının kullanımı ile sağlanmış ve kuyudibi sıcaklıkları her iki sentetik örnek için de üretilmiştir. Kuyudibi sıcaklıkları üretiminde kullanılan denklemlerin çözümünde petrolün akmazlığının sabit olduğu varsayılmıştır. Fakat izotermal olmayan simulatör akmazlığı da diğer tüm parametreler gibi zamana bağlı olarak modellemektedir. Bu durum yüksek basınç düşümü olan sentetik örnek için üretilen kuyudibi sıcaklık kıyaslamalarında uyuşmazlıklara neden olduğu görülmektedir. Kirlenme zonunun gözle görülür şekilde kuyudibi sıcaklıkları üzerinde önemli etkilere sahip olduğu görülmüştür. Kirlenme zonu faktörü büyüdükçe üretim boyunca basınç düşümünün daha fazla olduğu görülmüştür. Dolayısı ile bu basınç düşümüne karşılık kirlenme zonu faktörü büyük olan durumlarda kuyudibi sıcaklıklarının daha büyük olduğu gözlemlenmiştir. Bu çalışmada aynı zamanda kirlenme zonu yarıçapı da incelenmiştir. Kuyudibi sıcaklıklarının bazı parametrelere göre hassasiyeti de araştırılmıştır. Bu parametreler porozite, kuyu uzunluğu, kayaç termal iletkenliği, ve kuyu sürtünme faktörü olarak sıralanabilir. Çalışmanın bu kısmında kuyudibi sıcaklık verilerinin üretiminde izotermal olmayan simulatör,CMG-STARS kullanılmıştır. Gözenekliliğin kuyudibi sıcaklık verilerine olan etkisine bakıldığında üretim kapama dönemine olan etkisi dönemin erken zamanları hariç görülmezken, üretim sürecinde yüksek gözenekliliğe sahip olan durumlarda kuyudibi sıcaklıklarının daha düşük değerler kaydettiği görülmektedir. Kuyu uzunluğunun izotermal olmayan simulatörden üretilen kuyudibi sıcaklığına olan etkisi incelendiğinde ise farklı kuyu uzunluklarının kuyu dibindeki sıcaklığa etkisinin olmadığı gözlemlenmiştir. Hem üretim dönemi hem de üretim kapama dönemi boyunca kuyu dibi sıcaklıkları farklı kuyu derinliklerinde aynı sonuçları vermiştir. Kayaç termal iletkenliğinin izotermal olmayan simülatörden üretilen kuyudibi sıcaklık verilerine olan etkisine bakıldığında, üretim süreci boyunca üç farklı durum için de aynı sonuçlar elde edilmiştir. Ama üretim kapama döneminin orta ve geç zamanlarında kayaç termal iletkenliğinin kuyu dibi sıcaklıklarına olan etkisi görülmektedir. Daha büyük termal iletkenliğe sahip olunan durumda kuyu dibi sıcaklığı daha fazla düşmüştür.

Özet (Çeviri)

Nowadays, transient temperature data is used for estimation of parameters at reservoir and wellbore. Recent developments in downhole temperature sensors which can now detect temperature changes less than 0.01 K (or 0.01 oC) have increased the interest in using transient temperature data. Analysis of transient pressure data may be limited for estimation of parameters near wellbore zone due to pressure propagates fast. Fluid flow in the reservoir due to fluid production is usually treated as isothermal, but indeed it is always nonisothermal. The reservoir temperature can change even if there is no heat loss as in the case of Joule-Thomson effect. Other mechanisms that may cause thermal changes in the reservoir are adiabatic expansion/compression, convection and conduction. Such heat transfer mechanisms are required to model sandface temperature data. In this study, the behavior of sandface temperature data of single phase nonisothermal oil flow conditions under effects of momentum or wellbore storage in the wellbore and skin zone adjacent to the production sandface is investigated. Reservoir and wellbore models are developed and solved by coupling to estimate behavior of sandface temperature data. The reservoir model is composite to consider both skin and nonskin zones. The sandface and reservoir temperatures are computed by decoupling the pressure diffusivity equation and the temperature equations for the composite system. The pressure diffusivity equation is solved under isothermal conditions and the pressures computed this way are used to solve the temperature equation under nonisothermal conditions. The wellbore model considers the more general momentum effects or the classical wellbore storage model based on only the mass balance under isothermal flow assumption. To solve the composite reservoir and wellbore coupled, semi-analytical temperature solution in 1-D radial is developed by using a finite difference method. The semi-analytical solution means that terms including time and spatial derivatives of the temperature are approximated by numerically using finite difference method, whereas the terms including time and spatial derivatives of pressure is solved analytically. The nonisothermal simulator, CMG-STARS (CMG,.2015) is used for verification of the sandface temperature data generated by semi-analytical solution. Both solutions compare well and verifies the semi-analytical model developed during the course of this study. Using the semi-analytical model, sensitivity studies performed to understand information content of the sandface temperature data. For example, it is shown that the momentum effects on temperature data are observed at early times and last for a shorter period. It is shown that skin zone parameters have significant effect on the intermediate and late transient sandface temperature drawdown and buildup data.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    496481

    Modeling and interpreting transient wellbore temperature behaviors in wellbores under nonisothermal single-phase liquid flow conditions in oil reservoirs

    Petrol rezervuarlarında tek-fazlı sıvı akışı koşullarında kuyu içi kararsız sıcaklık davranışlarının modellenmesi ve yorumlanması

    GONCA ÜLKER

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2018

    Petrol ve Doğal Gaz Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Petrol ve Doğal Gaz Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MUSTAFA ONUR

  2. Tez No

    676744

    Cogging torque and performance optimization of an interior permanent magnet synchronous motor used in commercial washing machines

    Ticari çamaşır makinelerinde kullanılan gömülü daimi mıknatıslı senkron motorların tutunma momenti ve performans en uygunlaştırması

    EGE ÜNLÜTEPE KESKİN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. DERYA AHMET KOCABAŞ

  3. Tez No

    762290

    Driving mutually coupled coils using an array of class-e amplifiers

    E-sınıfı yükselteç dizisi kullanarak kuplajlı bobinlerin sürülmesi

    ZIBA ARGHIANI

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. ERGİN ATALAR

  4. Tez No

    735160

    An evaluation and selection framework for developing logistics centre location decision

    Lojistik merkez yeri kararı geliştirmek için bir değerlendirme ve seçim yapısı

    RIZA GÜRHAN KORKUT

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    Endüstri ve Endüstri MühendisliğiPiri Reis Üniversitesi

    Deniz Ulaştırma İşletme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SÜLEYMAN ÖZKAYNAK

  5. Tez No

    380145

    1914 Çallı kuşağından günümüze portre resminde karakter çözümlemelerinin incelenmesi

    Interpreting analyses of characters in the portrait painting art from the 1914 'Çallı' period to now

    NİLÜFER USTA

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2015

    Güzel SanatlarBalıkesir Üniversitesi

    Resim Ana Sanat Dalı

    DOÇ. DR. NURAY GÜMÜŞTEKİN

Geri Dön