Transcript STK 44STK 4400 vår 2005 Del 1: Industriell risiko med fokus på anvendelser innen petroleumsvirksomhet Eivind Damsleth Sjefsingeniør Norsk Hydro Prof.

STK 44STK 4400 vår 2005
Del 1: Industriell risiko med fokus på
anvendelser innen petroleumsvirksomhet
Eivind Damsleth
Sjefsingeniør Norsk Hydro
Prof. II Universitetet i Oslo
Tentativt opplegg 19/1 - 16/2



Onsdager 09:15. Varighet 3 (2?) timer
Lynkurs i petroleumsvirksomhet (1/3 gang)
Trær (1 2/3 gang)




Hendelsestrær
Beslutningstrær
Value of information
Monte Carlo simulering (@Risk) (2 ganger). Teori og eksempler fra




I dag
Utforskning
Reserveestimering
Kostnadsestimering
Integrert usikkerhetsanalyse (1 gang)


Teori fra DnV Demo 2000
Eksempel: Fram Øst
RK • Date: 2004-01-16 • Page: 2
Introduksjon til
petroleumsutvinning
Arbeidsflyt – O&E
Utforskning
Hele
veien: og
Datainnhenting, dataanalyseProduksjon
og modellering for å:
Feltutbygging
Marked og salg
Prospektevaluering.
og nedstengning
 Beskrive
risiko/usikkerhet
for
å
gjøre
de
riktige
valg
og
fatte
de
Arealtilegnelse
riktige beslutninger
 Redusere risiko/usikkerhet for å:
kunne fatte beslutninger om å gå videre, dvs. investere
 gi et
grunnlag for en mer optimal feltutbyggingsløsning
Forskning
ogbedre
Utvikling
Teknologi
 drive feltet på en best mulig måte

Kompetanse
RK • Date: 2004-01-16 • Page: 4
Hvor kommer petroleum fra?





Prosessen begynte mange millioner år før det fantes mennesker på
jorden.
Små alger, plankton og sjødyr sank ned i mudderet på havbunnen
da de døde.
Ble etter hvert dekket av slam, grus og leire som elvene førte med
seg ut i havet. Gjennom millioner av år vokste disse avsetningene til
flere tusen meter tykke lag.
Den samlede vekten omdannet de dypeste sedimentene til
bergarter som sand- og leirstein, og utsatte det organiske materialet
for riktig trykk og temperatur over en lang tidsperiode, slik at det ble
omdannet til olje og gass.
En slik oppsamling av organisk materiale som er passe “modent”,
dvs. omdannet til petroleum, kalles et “kjøkken”.
RK • Date: 2004-01-16 • Page: 5
Geologisk
tidsskala Æra
Periode
Kenozoikum Kvartær
Tertiær
Mesozoikum Kritt
Pattedyr
Jura
Trias
Paleozoiukum Perm
Dinosaurer
Karbon
Devon
Fisk og
Silur
amfibier
Ordovicium
Kambrium
Encellede
organismer
RK • Date: 2004-01-16 • Page: 6
År siden
10 000
5 000 000
140 000 000
200 000 000
230 000 000
280 000 000
345 000 000
390 000 000
430 000 000
500 000 000
570 000 000
.
.
Hovedkilde
.
for olje og
}
gass
Bergarter - geologisk utvikling

Vi deler bergartene inn i tre hovedgrupper etter måten de er dannet
på:







magmatiske bergarter (eruptive)
omdannede bergarter (metamorfe)
avsetningsbergarter (sedimentære)
Det er bare i avsetningsbergartene at det kan finnes olje og gass.
Avsetninger kan også dannes i ørkenområder ved vindtransport, og
ved elvedeltaer i innsjøer
Det bygde seg opp kolossale deltaer. Dette skjedde i den
geologiske perioden jura, 140-200 millioner år før vår tid.
Nordsjøområdet befant seg på den tiden omtrent ved ekvator.
Strømningsbevegelsen i mantelen under litosfæreplatene har
gjennom millioner av år forårsaket store endringer av jordskorpa.
Nordsjøområdet var i ferd med å synke inn, og deltaene ble
begravet av stadig tilførsel av sand som ble ført med elvene fra
fastlandet. Sanden ble herdet til fastere sandstein.
RK • Date: 2004-01-16 • Page: 7
Strandavsetninger
RK • Date: 2004-01-16 • Page: 8
Kanalavsetninger – tidligere elveleier
RK • Date: 2004-01-16 • Page: 9
Hvor finnes oljen ?




(1)
Olje/gass er lettere enn vann, og vil med tiden stige mot overflaten
Det alt vesentlige av den olje/gass som er blitt dannet har nådd overflaten og
fordampet eller blitt oppløst i havet
Enkelte ganger blir oljen/gassen fanget i en “felle”. Det er slike feller som
utgjør dagens reservoarer
Typiske feller:

Tette skiferlag kan ha blitt omformet slik
at de danner en “omvendt suppetallerken”
som fanger opp olje/gass på vei mot
overflaten

Forkastninger (utglidninger) kan resultere
i et forseglende forkastningsplan, som
kombinert med et tett skifterlag kan danne
en felle
RK • Date: 2004-01-16 • Page: 10
Visuell geologi - fra Anaran, Iran
RK • Date: 2004-01-16 • Page: 11
Hvor finnes oljen ? (2)
For at en felle skal kunne utgjøre et reservoar må det i tillegg:
 Være en kilde, dvs. en åpen “vei” med tilstrekkelig permeabel
(gjennomtrengelig) bergart fra et “kjøkken” og frem til fellen
 Fellen inneholde en reservoarbergart av tilstrekkelig kvalitet, dvs.


med høy nok porøsitet til at det er volum nok til interessante mengder
med olje/gass
med tilstrekkelig permeabilitet til at oljen/gassen kan flyte i reservoaret,
slik at den kan produseres fra et begrenset antall brønner
Kilde  Reservoar  Felle  Funn

Pr(Funn) = Pr(Kilde)  Pr(Reservoar)  Pr(Felle)
RK • Date: 2004-01-16 • Page: 12
Utforskning

Regionalarbeid - bassengevaluering / hvor bør vi lete

Balansert portefølje: modent område, upløyd mark,
grundt vann, dypt vann,
teknologisk fortrinn, politisk regime,
investeringsmessig risiko,
konkuransefortrinn etc.
RK • Date: 2004-01-16 • Page: 13
Utforskning
Prospektgenerering



Struktur og lukning / kappe
Kilde, modning og migrasjon
Reservoaregenskaper
Verktøy / metoder






Seismikk ( seismisk arb.program, pros., analyse, modellering og
tolkning )
Elektormagnetiske målinger, gravimetri og magnetometri
Brønnlogger ( geologisk og petrofysisk tolkning )
Kjerner ( geologisk, petrofysisk og reservoarteknisk analyse / tolkning
Studier ( geokjemi, biostratigrafi, regional arbeid, sedimentologi,
strukturgeologi)
Kart og 3D realisasjoner
Letebrønn
RK • Date: 2004-01-16 • Page: 14
Seismiske data – det eneste som forteller hva
som finnes mellom brønner
RK • Date: 2004-01-16 • Page: 15
Seismisk tolkning
C-West
RK • Date: 2004-01-16 • Page: 16
The Troll West Reservoir –
Troll West
Oil Province
(TWOP)
The Sognefjord Formation
Troll
East
Troll West
Gas Province
(TWGP)
Top reservoir
Troll West
Oil Province
(TWOP)
Bottom reservoir
RK • Date: 2004-01-16 • Page: 17
Troll West
Gas Province
(TWGP)
Troll
East
Utforskning
Funn – Vi har funnet olje










Hvor stort er funnet
Nye data må samles inn for å avgrense usikkerheter ( kost / nytte )
Avgrensningsbrønn(er)
Ny prosessering av seismikk - nye tolkninger
Nye avklarende studier
Teknisk-økonomiske analyser
Lisensmøter
Myndighetsgodkjennelser
Volumestimater P10 – P50 – P90
Økonomisk robusthet
PUD
RK • Date: 2004-01-16 • Page: 18
Plan for utbygging og drift
Reservoarelementer
BVo: Brutto bergartsvolum
NTG: Gjennomsnittlig
netto/bruttoforhold
(net-to-gross)
F:
Gjennomsnittlig
porøsitet i ren sand
Sw: Gjennomsnittlig vannmetning i ren sand
Bo: Gjennomsnittlig olje
volumfaktor
RK • Date: 2004-01-16 • Page: 19
En enkel STOOIP
(Stock Tank Oil Originally In Place)
modell
Segm. 1
STOOIPij = BVoij*NTGij*Fij*(1-Swij)/Boij
STOOIP = S ij STOOIPij





BVo:
NTG:
F:
Sw:
Bo:
Segm. 2
Brutto bergartsvolum av den oljefylte delen av reservoaret
Gjennomsnittlig netto/bruttoforhold (fraksjon)
Gjennomsnittlig porøsitet i ren sand (fraksjon)
Gjennomsnittlig vannmetning i ren sand (fraksjon)
Gjennomsnittlig olje volumfaktor (faktor)
Zone 1
Alternativt:
1
STOOIP 
Bo
Zone 2
Top
  NTG( x, y, z)F( x, y, z)(1  Sw( x, y, z)) dz dz dy
RK • Date: 2004-01-16 • Page: 20

Bot
Zone 3
Stokastisk reservoarmodellering: nødvendig for
å populere et reservoar i 3D

Postuler en modell for den romlige avhengighetsstrukturen for de
relevante variablene i reservoaret





Statistisk avhengighet
Geometrisk avhengighet
Estimer modellens parametere ut fra relevante data og/eller
ekspertise
Diskretiser reservoaret på et finmasket grid med et stort antall
(millioner) celler
Tilordne hver celle geologiske egenskaper som


enten betinget forventning av egenskapene gitt observerte verdier i
brønner, seismisk informasjon, produksjonshistorie, …
eller som en tilfeldig realisasjon fra den betingede fordelingen gitt den
samme informasjonen
RK • Date: 2004-01-16 • Page: 21
Eksempel: Havbunn i en dimensjon
RK • Date: 2004-01-16 • Page: 22
3D facies cosimulation - constrained by trans. prob.
 Data:


lithological logs at 5 wells

vertical proportions maps
Algorithm:


sequential indicator cosimulation
constrained by average data
Results: 3D lithological model
lithological logs
Facies #1
Facies #2
Facies #3
vertical proportions maps
RK • Date: 2004-01-16 • Page: 23
3D model
Uncertainties on geometry
AND
property distribution
RK • Date: 2004-01-16 • Page: 24
Feltutbygging - hvor mye kan vi få ut?
utvinnbare
reserver
________________
Utvinningsgrad (RF) =
STOOIP
 Avhenger av:



Reservoaregenskaper
– Permeabilitet
– Kommunikasjon
– Mobilitet
Utbyggingsløsning
– Antall, type og plassering av brønner
– Drivmekanisme (trykkavlastning, vanninjeksjon, gassinjeksjon, WAG)
Utvinningsstrategi - timing
Beregnes/estimeres ved hjelp av Reservoarsimulering
RK • Date: 2004-01-16 • Page: 25
Reservoarsimulering






Beregning av strømningsutviklingen i et reservoar
Reservoaret diskretiseres i et stort antall blokker (100000-10000000)
I passende tidssteg løses trykkl-differensialligningene for disse
blokkene - dvs. et lineært ligningssystem med 3x(ant. blokker) ukjente
Analogt til værvarslingsberegninger
Ekstremt regnetungt - en beregning kan i værste fall ta flere uker
CPU-tid på kraftige maskiner
Resultat: Produksjon i enkeltbrønner og totalt som funksjon av tid,
dvs. produksjonsprofiler
RK • Date: 2004-01-16 • Page: 26
Fram Øst: Total Production
20 000
1 400
15 000
1 200
1 000
800
10 000
600
400
200
5 000
0
0
2006 2008 2010 2012 2014 2016 2018
Oil
RK • Date: 2004-01-16 • Page: 27
Water
Gas
Gas K Sm³/d
Oil and Water
Sm³/sd
CW Etive+Sognefjord
Utforskning
PUD








Teknisk evaluering av undergrunnen
Feltutbyggingsløsninger (instalasjonstype, drivmekanismer, antall
og type brønner, utbyggingskostnader)
Potensiale for vidreutvikling
Økonomisk analyse – robusthet
Markedsutsikter
Fasing av produksjon - produksjonsprofiler
Vurdering av infrastruktur
HMS
RK • Date: 2004-01-16 • Page: 28
Feltutbygging
Prosjektdivisjonen overtar nå mye av arbeidet






Spec.
Kontrakter
Teknisk oppfølging
Verifikasjoner – overvåking
Prosjekt og Kostnadsstyring
Lisensarbeid og myndighetsrapportering
Oppgradering av det tekniske undergrunnsarbeidet fortsetter, med
fokus på forståensen av reservoaroppførsel samt strømming i
brønn og prosessanlegg - Eks. Ormen Lange
RK • Date: 2004-01-16 • Page: 29
Ormen Lange
RK • Date: 2004-01-16 • Page: 30
HMS

Myndighetskrav - selskapskrav

Helsemessig sikkerhet - rapporteringsrutiner

Utslipp i vann ( 0 utslipp fra 17 runde )
Utslipp i luft



CO2 ( en byrde eller et gode )
Fakling ( ikke tillatt i Norge )
RK • Date: 2004-01-16 • Page: 31
Prosjektutvikling og gjennomføring



Gjentatte sjekkpunkter: Er prosjektet levedyktig?
Design, engineering
Bygging og installasjon
RK • Date: 2004-01-16 • Page: 32
Capital Value Process
DG1
Business
Idea
development


DG2
Feasibility
Study
Phase
DG3
Concept
Selection
Phase
DG4
Preparation
For
Execution
DG5
Execution
Operation
Gatekeeper: Person who will be responsible and accountable for
the Hydro decision made at the Decision Gates.
Decision Supprt Package: Documents describing the basis for the
decision
RK • Date: 2004-01-16 • Page: 33
Oseberg C
RK • Date: 2004-01-16 • Page: 34
Produksjon
Petroleumsteknisk arbeid (geologi, geofysiskk, petrofysikk,
reservoarteknikk, produksjonsteknikk)





Reservoarbeskrivelse og modellering
Reservoarsimulering
Brønnplanlegging – boring og geostyring – brønnrapportering
Kompletering – klargjøring for produksjon
Allokering og produksjonsstyring - produksjonsoptimalisering
Boring




Brønnprogram
Boring – riggarbeid – interaksjon med petek. Komunikasjon / rigglink
Teknisk ferdigstilling av brønn
Rapportering
RK • Date: 2004-01-16 • Page: 35
Data og databaser
Applications
(87)
Project
Database
(1)
Geology office
Charisma
Eclipse
Irap RMS
GeoFrame
Petrophysics
Geology Geophysics
Other tools
Unix files
missing
Corporate
Database
(7)
RK • Date: 2004-01-16 • Page: 36
PETROBANK (seismic)
BORE (well id., wellpaths)
FINDER (licences, cultural data) PRONS/PROFF (prod.data)
RECALL (logs)
HYLAB (geochem)
VOLTS (Reserves)
VR og reservoar styring
Data integrasjon:
Seismikk
Geologisk modell
Brønner, logger
Reservoar simulering
Gevinst:
Raskere planlegging
Bedre brønner
RK • Date: 2004-01-16 • Page: 37
Troll Field






80 km NW Bergen
Area > 700 km2
Water depth 314-340m
Two main structures
Troll East (Gas)
Troll West (’Troll Oil’)





RK • Date: 2004-01-16 • Page: 38
TWGP & TWOP
Oil reserves: 1.4 bn bbl
Production start: 1995
Largest oil producer on the
Norwegian shelf since 2001
Production: 400 000 bbl/d
4D Analysis - Reflection intensity
map
RK • Date: 2004-01-16 • Page: 39
Pink-large difference
Blue-small
In the middle of difficulty lies opportunity.”
RK • Date: 2004-01-16 • Page: 40
Albert Einstein