Parameter estimation using pressure and temperature transient data from wireline formation tester interval pressure transient tests (IPTT)
Telli formasyon testlerinden elde edilen aralıklı kararsız basınç ve sıcaklık verileri ile parametere tahmini
- Tez No: 511576
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ İHSAN MURAT GÖK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Petrol ve Doğal Gaz Mühendisliği, Petroleum and Natural Gas Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Petrol ve Doğal Gaz Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 128
Özet
Sıcaklıktaki değişiklikler genellikle küçük olduğundan, rezervuar akış davranışı izotermal olarak kabul edilebilir. Geçmişte, kararsız sıcaklık verilerinin kullanımı, izotermal akışkan akışının basitleştirilmiş varsayımı nedeniyle sınırlandırılmıştı. Ayrıca, sıcaklık ölçüm cihazlarının zayıf çözünürlüğü sebebiyle, kuyu dibi sıcaklıklarındaki küçük farklar tespit edilememiştir. Diğer taraftan, kuyu içi sıcaklık cihazlarının çözünürlüğündeki son gelişmeler, araştırmacıların kuyu içi civarı ve rezervuar özelliklerine yakın olacak şekilde kararsız sıcaklık ölçümlerini analiz etmesine ve yorumlamasına olanak sağlamıştır. Bu nedenle, kuyu dibi sıcaklık analizinin kullanımı, kuyu içi sıcaklık cihazlarındaki çözünürlük ve doğruluktaki gelişmeler ve sıcaklıkların muhafaza ettiği bilgiler nedeniyle genişletilmiştir. Geleneksel kararsız basınç testi ve aralıklı kararsız basınç testi için geleneksel kararsız basınç analizi, uzun bir süre rezervuar özelliklerinin elde edilmesi için kullanılmıştır. Son zamanlarda, çeşitli çalışmalar kararsız sıcaklık ölçümlerinden kuyu içi parametrelerinin bulunabileceği göstermiştir. Önceki kararsız sıcaklık verisi üzerine yapılan analizler, tek veya çok katmanlı homojen bir rezervuarda kuyunun tamamı üretime açık, dikey veya yatay kuyu için hafif sıkıştırılabilir sıvıya dayalı olarak gerçekleştirilmiştir. Bununla birlikte, çalışmaların hiçbiri, parametre tahmininde kullanılmak üzere kısmen üretime açılmış bir kuyuda aralıklı kararsız basınç testinden elde edilen kararsız sıcaklık ölçümlerini analiz etmemiştir. Sıcaklık verileri aralıklı kararsız basınç testlerinde elde edilmiş, fakat yorumlama analizinde hiçbir zaman dikkate alınmamıştır. Bu çalışmanın temel amacı, aralıklı kararsız basınç testinden kararsız sıcaklık ölçümlerini analiz ederek, formasyonda meydana gelen zar faktörü etkisinin kompozit bir şekilde modellenmesi ile rezervuar ve kuyu içi parametrelerinin, özellikle kirlenmiş ve kirlenmemiş bölgelerdeki yatay ve dikey geçirgenliğin hesaplanmasıdır. Ayrıca, rezervuara çamur sirkülasyonu sırasında nüfuz eden çamur süzüntüsünün de kararsız sıcaklık ölçümleri ve parametre tahmini üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Bu çalışmada, tamamen kapalı sayısal çözümlemelere dayanan çok amaçlı, izotermal olmayan simülatörlerden biri kullanılmıştır. Simülatördeki kuyu blok basıncı ve sıcaklığın modellenmesi sırasında, yoğunluk, izotermal sıkıştırılabilirlik ve formasyon hacim faktörü gibi petrolün bazı fiziksel özelliklerinin basınç ve sıcaklıkla değişmesine izin verildi; diğer taraftan, petrol, su ve katı matrislerin özgün ısıl kapasiteleri ve izobarik termal genleşme katsayıları gibi bazı ısıl özellikler, sıcaklık ile değişmediği kabul edilmiştir. Modelde viskozite, sabit bir parametre olarak kabul edildi ve başlangıç koşullarında verilen değere uyuldu. Petrol, su ve katı matris ısı iletimi modellenirken sabit bir ısıl iletkenlik değeri kullanıldı. Joule-Thomson genleşme katsayısının kararsız sıcaklık üzerine etkisi simülatörde entalpinin basınçla değişimi üzerinden modellenmiştir. İkili-packer konfigürasyonu, kararsız sıcaklık verilerini hesaplamak ve bu verilere doğrusal analizi ve doğrusal olmayan regresyon analizini uygulamak üzere anizotropi etkisi ile birlikte, çamur süzüntüsü ve hasarın da etkilerini içeren modellemede kullanıldı. Prob konfigürasyonu, anizotropi ile birlikte formasyondaki hasarın etkilerini içeren doğrusal olmayan regresyon analizini incelemek için kararsız sıcaklık verileri oluşturmak üzere modellendi. Bu çalışmada, daha önce elde edildiği varsayılan veri ile eşleşmeyi sağlamak için bir ticari optimizasyon yazılımı kullanıldı. Gözlemlenen veriler ile sayısallaştırılan simülasyon yanıtları arasındaki farkı objektif fonksiyon ile en aza indiren stokastik tabanlı bir optimizasyon tekniği kullanıldı. Başlangıç olarak, ikili-packer ile yapılandırılmış bir sentetik model, ince bir rezervuar için kısmen üretime açılmış bir kuyuda sabit petrol üretimi ile kararsız sıcaklık verilerini hesaplamak için kullanıldı. Mutlak sıcaklık türevi, sıcaklığın formasyondaki basınçtan çok daha yavaş ilerlediğini gösterdi; bu nedenle, radyal akış rejimi hem kirlenmiş hem de kirlenmemiş bölgede çok geç zamanlarda ortaya çıktı. Sıfır kirlenme durumunda, yatay geçirgenlik kesin olarak tahmin edildi. Kirlenme durumunda, kirlenmiş bölge yarıçapı yeterince uzunsa, kirlenmiş bölgedeki yatay geçirgenlik için parametre tahmini yapılabilir, çünkü Joule-Thomson genleşme katsayısı, küçük kirlenmiş bölge yarıçapı için ara-zaman sonsuz davranışlı radyal akışı maskeleyebilir. Ek olarak, ikili-packer ile oluşturulmuş bir başka sentetik model, kalın bir rezervuar için kısmen üretime açılmış bir kuyuda sabit petrol üretimi ile kararsız sıcaklık verileri üretmek için kullanıldı. Doğrusal olmayan regresyon analizi, bu modelden hesaplanan kararsız sıcaklık verilerine uygulandı. Kirlenmiş bölgedeki yatay geçirgenlik hem izotropik hem de anizotropik vakalarda doğru tahmin edildi. Ayrıca, kısaltılmış test süresi ve çamur süzüntüsü etkisi altında da kesin olarak tahmin edildi. Kirlenmemiş bölgedeki yatay geçirgenlik tahmini, hem izotropik hem de anizotropik vakalarda hasar etkisi olmaması veya küçük kirlenmiş bölge yarıçapı durumunda anlamlı sonuçlar verdi. Öte yandan, derin kirlenmiş bölge yarıçapı ve kısa test süresi, kirlenmemiş bölgedeki gerçek yatay geçirgenlik değerinde sapma ile sonuçlandı. Ne yazık ki, hem kirlenmiş hem de kirlenmiş bölgedeki düşey geçirgenlik tahminleri, bu parametrelerin kararsız sıcaklık verilerine daha az duyarlılığa sahip olmasından dolayı doğru değerlere yeterince yakın değildi. Son olarak, kalın bir rezervuar için kısmen üretime açılmış bir kuyuda sabit petrol üretimi ile karasız sıcaklıkları hesaplamak için, prob ile oluşturulan sentetik bir model kullanıldı. Benzer şekilde, bu modelden üretilen kararsız sıcaklık verilerine doğrusal olmayan regresyon analizi uygulandı. İzotropik durumda, kirlenmiş bölgedeki yatay geçirgenlik doğru tahmin edildi ve kirlenmemiş bölgedeki yatay geçirgenlik tam olarak sadece kirlenme yokluğunda tahmin edildi. Rezervuar homojen ve anizotropik olduğunda, parametrelerin hiçbiri kesin olarak tahmin edilemedi. Ayrıca, çeşitli kayaç, akışkan ve termal özelliklerin kararsız akış sıcaklığı üzerindeki etkisi araştırıldı. Rezervuar kalınlığının, gözenekliliğinin ve kayaç ısı kapasitesinin formasyon testi ile elde edilen sıcaklıklar üzerinde önemli bir etkisi olmadığı gözlemlendi. Öte yandan, kısmi üretim aralığı, yatay geçirgenlik ve viskozite, aşırı sıcaklık değişikliklerine neden olabileceği gözlemlendi. Bununla birlikte, zar kalınlığı ve anizotropinin varlığı, kararsız sıcaklıklar üzerinde önemli bir etkiye sahip olduğu görüldü.
Özet (Çeviri)
Reservoir behavior may be considered as isothermal because changes in temperature are generally small. In the past, use of transient temperature measurements had limitations due to the simplified assumption of isothermal fluid flow. Moreover, owing to poor resolution of temperature devices, small differences in the bottomhole (sandface) temperatures could not be detected. On the other hand, recent enhancement in the resolution of the downhole temperature devices allowed researchers to analyze and interpret transient temperature measurements to estimate near wellbore and reservoir characteristics. Therefore, the use of bottomhole temperature analysis has been expanded due to the development in resolution and accuracy in downhole gauges and the information that temperatures retain. Traditional pressure transient analysis has been used to obtain reservoir characteristics for a long time for conventional well testing and interval pressure transient test (IPTT). Recently, several works showed that near wellbore parameters can be acquired from transient temperature measurements. Previous works on transient temperature analysis performed based on slightly compressible fluid for fully-penetrated vertical or horizontal well in a single or multilayer homogeneous reservoir. Nonetheless, none of the studies analyzed temperature transient measurements acquired from the interval pressure transient test in partially-penetrated well to use in parameter estimation. Temperature data is obtained in IPTT; however, it is never being accounted in interpretation. The main target of this study is to estimate formation and near wellbore characteristics, especially horizontal and vertical permeability in the damaged zone and undamaged zone in a reservoir where damage in the formation is modeled as composite, by analyzing transient temperature measurements from the interval pressure transient test (IPTT). Furthermore, the effect of mud filtrate invasion on transient temperature measurements and parameter estimation is investigated. In this study, one of the commercial multi-purpose nonisothermal CMG-STARS simulator based on the fully-implicit numerical procedure is used. In the course of modeling, well block pressure and temperature in the simulator, some oil physical properties such as density, isothermal compressibility, and formation volume factor are allowed to vary with pressure and temperature. On the other hand, oil, water, and solid matrix specific heat capacities and isobaric thermal expansion coefficients are taken into consideration as constant with temperature. In the model, viscosity is treated as constant, at the initial conditions. To model conduction with oil, water, and rock system, a constant value of thermal conductivity is used. J-T expansion coefficient is accounted implicitly in the simulator through the variation enthalpy with pressure. Dual-packer tool configuration is used in modeling to compute transient temperature data to apply straight-line and nonlinear regression analysis including the effects of damage in the formation and mud filtrate invasion along with anisotropy. Probe configuration is modeled to generate transient temperature data to study nonlinear regression analysis including the effects of damage in the formation together with anisotropy. In this study, a commercial software CMOST AI for assisted history matching is used as an optimization module. A stochastic-based optimization technique that minimizes the difference between the observed data and the simulation responses as quantified with an objective function is used. To begin with, a synthetic model configured with a dual-packer tool is used to compute transient temperature data with constant oil production in a partially-penetrated well for a thin reservoir. Absolute temperature derivative showed that temperature propagates much slower than the pressure in the formation; thus, radial flow regime exhibits at very late times both in the damaged and undamaged zone. Horizontal permeability could be estimated precisely in the case of zero damage. In the presence of damage, horizontal permeability in the damaged zone may be estimated well if damaged zone radius is long enough for the reason that J-T expansion masks intermediate-time IARF for small damaged zone radius. In addition, another synthetic model constructed with the dual-packer tool is used to generate transient temperature data with constant production of oil in a partially-penetrated well for a thick reservoir. Nonlinear regression analysis is applied to only transient temperatures computed from this model. Horizontal permeability in the damaged zone is estimated correctly in both isotropic and anisotropic cases. Moreover, it is assessed precisely under shortened test period and mud filtrate invasion effect. The estimation of horizontal permeability in the undamaged zone is meaningful in case of no damage effect or small damaged zone radius in both isotropic and anisotropic cases. On the other hand, deep damaged zone radius and short test time result in deviation at the true value of horizontal permeability in the undamaged zone. Unfortunately, the estimations of vertical permeability in both damaged and undamaged zone are not close enough to the correct values due to the sensitivity of this parameter to temperature transient. Lastly, a synthetic model created with sink probe tool is used to compute transient temperatures with constant production of oil in a partially-penetrated well for a thick reservoir. Similarly, nonlinear regression analysis is applied to only transient temperatures generated from this model. In the case of isotropy, horizontal permeability in the damaged zone is estimated accurately, and horizontal permeability in the undamaged zone is estimated exactly only in absence of damage. When the reservoir is homogeneous and anisotropic, none of the parameters is estimated precisely. Moreover, the impact of various rock, fluid, and thermal properties on transient drawdown temperature is investigated. It is observed that reservoir thickness, porosity, and rock heat capacity do not have a significant effect on temperatures from IPTT. On the other hand, penetration interval, horizontal permeability, and viscosity may create extensive temperature changes. Also, the presence of skin and anisotropy have a substantial impact on transient temperatures from IPTT.
Benzer Tezler
- 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
2018
Petrol ve Doğal Gaz Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPetrol ve Doğal Gaz Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA ONUR
- Pressure and temperature behaviors of single-phase water geothermal reservoirs under various production/injection schemes
Tek-faz su içeren jeotermal rezervuarların çeşitli üretim/enjeksiyon durumlarındaki basınç ve sıcaklık davranışları
YILDIRAY PALABIYIK
Doktora
İngilizce
2013
Petrol ve Doğal Gaz Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPetrol ve Doğal Gaz Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA ONUR
DOÇ. DR. ÖMER İNANÇ TÜREYEN
- Numerical analysis of additive manufacturing of maraging steel
Yüksek dayanımlı çeliğin 3 boyutlu yazıcı ile imalatının sayısal analizi
MOBIN MAJEED
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT VURAL
- Aşırı doldurmalı dizel motorlarda kurum birikiminin modellenmesi
Modeling of soot accumulation in turbocharced diesel engines
GÖKHAN EFE
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. OSMAN AKIN KUTLAR
- Tek silindirli bir dizel motorun tork oluşum modeli ve kontrolü
A model of torque generation process and control of single cylinder diesel engi̇ne
SEMİH ARAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ALİ FUAT ERGENÇ