Σχολή Μηχ. Μεταλλείων – Μεταλλουργών Τομέας Μεταλλευτικής Καθηγ.:

Σ. Σταματάκη

Σύστημα Παραγωγής Μάθημα:

ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΠΕΤΡΕΛΑΙΩΝ

Κεφάλαιο 11 ο : ΠΑΡΑΓΩΓΙΚΟΤΗΤΑ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 11 ΠΑΡΑΓΩΓΙΚΟΤΗΤΑ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ – ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ ΥΠΕΔΑΦΙΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ

• Η βασική μονάδα κάθε συστήματος παραγωγής HC είναι η γεώτρηση παραγωγής η οποία αποτελείται από δύο αλληλεπιδρώντα μέρη (υποσυστήματα): Τον ταμιευτήρα ή τμήμα του ταμιευτήρα από το οποίο αντλεί ρευστό η γεώτρηση • Το πηγάδι (σωλήνας παραγωγής (tubing)/κεφαλή της γεώτρησης (well head)/βαλβίδα ρύθμισης (choke), μέσω του οποίου το ρευστό που αποδίδει ο ταμιευτήρας μεταφέρεται στην επιφάνεια

1/13

Σχολή Μηχ. Μεταλλείων – Μεταλλουργών Τομέας Μεταλλευτικής Καθηγ.:

Σ. Σταματάκη

Μάθημα:

ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΠΕΤΡΕΛΑΙΩΝ

Κεφάλαιο 11 ο : ΠΑΡΑΓΩΓΙΚΟΤΗΤΑ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 11 ΠΑΡΑΓΩΓΙΚΟΤΗΤΑ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ – ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ ΥΠΕΔΑΦΙΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ

Αλληλεπίδραση ταμιευτήρα / γεώτρησης παραγωγής   Η παραγωγή στην επιφάνεια δεν μπορεί να υπερβαίνει την ποσότητα ρευστού που εισρέει στη γεώτρηση από τον ταμιευτήρα,

ανεξάρτητα

της χωρητικότητας της σωλήνας παραγωγής (tubing).

Η παραγωγή στην επιφάνεια δεν μπορεί να υπερβαίνει την ποσότητα ρευστού που μπορεί να μεταφερθεί μέσω του πηγαδιού,

ανεξάρτητα

της ποσότητας που μπορεί να εισρεύσει στη γεώτρηση από τον ταμιευτήρα .

Η παραγωγή από μια γεώτρηση στην επιφάνεια είναι αποτέλεσμα

αλληλεπίδρασης

και

εξισορρόπησης

των υποσυστημάτων

2/13

Σχολή Μηχ. Μεταλλείων – Μεταλλουργών Τομέας Μεταλλευτικής Καθηγ.:

Σ. Σταματάκη

Μάθημα:

ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΠΕΤΡΕΛΑΙΩΝ

Κεφάλαιο 11 ο : ΠΑΡΑΓΩΓΙΚΟΤΗΤΑ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 11 ΠΑΡΑΓΩΓΙΚΟΤΗΤΑ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ – ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ ΥΠΕΔΑΦΙΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ

Δείκτης Παραγωγικότητας (Ποσότητα HC που εισρέουν στη γεώτρηση παραγωγής ) Inflow Performance Index-

IPR

Αγνοείται προς στιγμή η συμπεριφορά και η δυναμικότητα της παραγωγικής σωλήνας 1. Γραμμικό (Straight-line) IPR Συσχέτιση ?

q sc

: Ρυθμός παραγωγής στην επιφάνεια

ΔΡ = P res –P wj

: Διαφορά μεταξύ της μέσης πίεσης του ταμιευτήρα (P res ) & της πίεσης στον πυθμένα της γεώτρησης P wf Όταν η πίεση στον ταμιευτήρα (P res ) αλλά και η πίεση στον πυθμένα της γεώτρησης (P wf ) είναι υψηλότερες της πίεσης σημείου φυσαλίδας (bubble point) Άλλως 2. Vogel IPR

3/13

Σχολή Μηχ. Μεταλλείων – Μεταλλουργών Τομέας Μεταλλευτικής Καθηγ.:

Σ. Σταματάκη

Μάθημα:

ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΠΕΤΡΕΛΑΙΩΝ

Κεφάλαιο 11 ο : ΠΑΡΑΓΩΓΙΚΟΤΗΤΑ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 11 ΠΑΡΑΓΩΓΙΚΟΤΗΤΑ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ – ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ ΥΠΕΔΑΦΙΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ

1. Γραμμικό (Straight-line) IPR

q sc J P res



P wf

)

Δείκτης παραγωγικότητας Productivity Index- PI

PI P res q sc



P wf [stb/d/psi]

J



q

sc

ΔP



k



h 141.2



μ



B

o



ln r

e

r

w

Ο Δείκτης Παραγωγικότητας ΡΙ, είναι ένα χρήσιμο εργαλείο για τη σύγκριση της παραγωγικότητας διαφορετικών γεωτρήσεων καθώς συνδυάζει όλες τις ιδιότητες του πετρώματος και του ρευστού σε μια μοναδική σταθερά, όπως προκύπτει από το Νόμο του Darcy

4/13

Σχολή Μηχ. Μεταλλείων – Μεταλλουργών Τομέας Μεταλλευτικής Καθηγ.:

Σ. Σταματάκη

Μάθημα:

ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΠΕΤΡΕΛΑΙΩΝ

Κεφάλαιο 11 ο : ΠΑΡΑΓΩΓΙΚΟΤΗΤΑ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 11 ΠΑΡΑΓΩΓΙΚΟΤΗΤΑ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ – ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ ΥΠΕΔΑΦΙΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ

1. Γραμμικό (Straight-line) IPR

ΔΡ P wf = 0 psig ( πίεση στον πυθμένα της γεώτρησης = ατμοσφαιρική) Ρυθμός παραγωγής = q max .

Η τιμή αυτή είναι γνωστή ως

Δυναμικό Απόλυτα Ελεύθερης Ροής

(Absolute Open Flow Potential AOFP) και παρ΄’όλο που οι συνθήκες για την επίτευξή του δεν ικανοποιούνται ποτέ στην πράξη, αποτελεί έναν χρήσιμο ορισμό καθώς χρησιμοποιείται ως μέτρο σύγκρισης της αποδοτικότητας διαφορετικών γεωτρήσεων στο ίδιο κοίτασμα.

5/13

Σχολή Μηχ. Μεταλλείων – Μεταλλουργών Τομέας Μεταλλευτικής Καθηγ.:

Σ. Σταματάκη

Μάθημα:

ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΠΕΤΡΕΛΑΙΩΝ

Κεφάλαιο 11 ο : ΠΑΡΑΓΩΓΙΚΟΤΗΤΑ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 11 ΠΑΡΑΓΩΓΙΚΟΤΗΤΑ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ – ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ ΥΠΕΔΑΦΙΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ

1. Γραμμικό (Straight-line) IPR

Αιτίες απόκλισης από το Γραμμικό IPR

• Η ανάπτυξη κορεσμού ελεύθερου αερίου στον ταμιευτήρα, που μεταβάλλει τη σχετική διαπερατότητα ως προς το πετρέλαιο • Η τυρβώδης ροή σε υψηλούς ρυθμούς παραγωγής, που προκαλεί μεγαλύτερη πτώση πίεσης στην περιοχή της γεώτρησης από ό,τι προβλέπει το γραμμικό μοντέλο.

• Η αύξηση του ιξώδους του πετρελαίου καθώς η πίεση πέφτει κάτω από την πίεση σημείου φυσαλίδας και πιθανώς η συμπίεση του σχηματισμού σε πολύ χαμηλές πιέσεις, που επηρεάζει την απόλυτη διαπερατότητα του πετρώματος H καμπυλότητα πίεσης-ρυθμού παραγωγής γίνεται εντονότερη σε υψηλούς ρυθμούς παραγωγής Για την επίτευξη ενός ρυθμού παραγωγής απαιτείται μεγαλύτερο ΔΡ από αυτό που προκύπτει από το γραμμικό IPR O δείκτης παραγωγικότητας ΡΙ μειώνεται όσο το ΔΡ μεγαλώνει.

Σχολή Μηχ. Μεταλλείων – Μεταλλουργών Τομέας Μεταλλευτικής Καθηγ.:

Σ. Σταματάκη

Μάθημα:

ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΠΕΤΡΕΛΑΙΩΝ

Κεφάλαιο 11 ο : ΠΑΡΑΓΩΓΙΚΟΤΗΤΑ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 11 ΠΑΡΑΓΩΓΙΚΟΤΗΤΑ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ – ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ ΥΠΕΔΑΦΙΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ

2. Vogel IPR (ταμιευτήρες κορεσμένου πετρελαίου) Μορφή του αδιάστατου IPR συναρτήσει του αδιάστατου ρυθμού παραγωγής Μεταβολή του IPR συναρτήσει της απόληψης (δεδομένα από μεγάλο εύρος συνθηκών απόληψης σε κορεσμένα κοιτάσματα)

q q sc max



1



0 .

2



P wf P res

q max = Δυναμικό απόλυτα ελεύθερης ροής (όταν P wf = ατμοσφαιρική πίεση) 

0 .

8



P wf P res 2

7/13

Σχολή Μηχ. Μεταλλείων – Μεταλλουργών Τομέας Μεταλλευτικής Καθηγ.:

Σ. Σταματάκη

Μάθημα:

ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΠΕΤΡΕΛΑΙΩΝ

Κεφάλαιο 11 ο : ΠΑΡΑΓΩΓΙΚΟΤΗΤΑ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 11 ΠΑΡΑΓΩΓΙΚΟΤΗΤΑ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ – ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ ΥΠΕΔΑΦΙΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ

2. Vogel IPR

Inflow Performance Relation

4500 4000

Pres = 4000 psig

3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 0 100 200 300

q sc (STB/d)

400

AOFP = 480 STB/d

500 600

8/13

Σχολή Μηχ. Μεταλλείων – Μεταλλουργών Τομέας Μεταλλευτικής Καθηγ.:

Σ. Σταματάκη

Μάθημα:

ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΠΕΤΡΕΛΑΙΩΝ

Κεφάλαιο 11 ο : ΠΑΡΑΓΩΓΙΚΟΤΗΤΑ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 11 ΠΑΡΑΓΩΓΙΚΟΤΗΤΑ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ – ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ ΥΠΕΔΑΦΙΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ

• • • 1.

2.

3.

4.

Ανακεφαλαίωση

Η χάραξη των καμπύλων IPR απαιτούν γνώση :

Της μέσης πίεσης του ταμιευτήρα Ρ res Το σημείο φυσαλίδας του πετρελαίου (bubble point) Αποτελέσματα από μία τουλάχιστον δοκιμή παραγωγής (ταυτόχρονη μέτρηση των q sc και P wf ) Των κανονισμών που τυχόν ισχύουν στην περιοχή, σχετικά με τους ρυθμούς παραγωγής

Επικρατούσες συνθήκες και αντίστοιχη επιλογή τύπου IPR

Εάν P res

για κάθε ρυθμό Εάν P res >P b , και υπάρχει περιορισμός στο ρυθμό παραγωγής ώστε να ισχύει πάντα P wf >P b , ενδείκνυται η χρήση του γραμμικού IPR.

Εάν P res >P b χωρίς περιορισμούς στο ρυθμό παραγωγής, χρησιμοποιηθεί ένας συνδυασμός των δύο IPR έτσι ώστε: πρέπει να Για ρυθμούς παραγωγής όπου P wf >=P b , Για υψηλότερους ρυθμούς παραγωγής (P wf

9/13

Σχολή Μηχ. Μεταλλείων – Μεταλλουργών Τομέας Μεταλλευτικής Καθηγ.:

Σ. Σταματάκη

Μάθημα:

ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΠΕΤΡΕΛΑΙΩΝ

Κεφάλαιο 11 ο : ΠΑΡΑΓΩΓΙΚΟΤΗΤΑ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 11 ΠΑΡΑΓΩΓΙΚΟΤΗΤΑ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ – ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ ΥΠΕΔΑΦΙΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ

IPR Αερίου

Η ροή αερίου έχει όμοια χαρακτηριστικά με τη ροή κορεσμένου πετρελαίου

q sc



C



( P res 2



P wf 2 ) n Όπου C και n σταθερές που προσδιορίζονται από δεδομένα δοκιμών παραγωγής στο υπό μελέτη κοίτασμα αερίου

10/13

Σχολή Μηχ. Μεταλλείων – Μεταλλουργών Τομέας Μεταλλευτικής Καθηγ.:

Σ. Σταματάκη

Μάθημα:

ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΠΕΤΡΕΛΑΙΩΝ

Κεφάλαιο 11 ο : ΠΑΡΑΓΩΓΙΚΟΤΗΤΑ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 11 ΠΑΡΑΓΩΓΙΚΟΤΗΤΑ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ – ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ ΥΠΕΔΑΦΙΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ

Δείκτης Παραγωγικότητας (Ποσότητα HC που μπορεί να μεταφερθούν στην επιφάνεια μέσω της σωλήνας παραγωγής ) Tubing Performance Relation-

TPR 24 Tubing Performance Relation

3000 2500 Pwh = 200 psig GOR = 600 scf/STB 2000 1500 1000 0 100 200 300 400

q sc (STB/d)

500 600 700

Ισχύει για δεδομένη πίεση στην κεφαλή της γεώτρησης παραγωγής δεδομένο GOR (Ρ wh ) & για 11/13

Σχολή Μηχ. Μεταλλείων – Μεταλλουργών Τομέας Μεταλλευτικής Καθηγ.:

Σ. Σταματάκη

Μάθημα:

ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΠΕΤΡΕΛΑΙΩΝ

Κεφάλαιο 11 ο : ΠΑΡΑΓΩΓΙΚΟΤΗΤΑ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 11 ΠΑΡΑΓΩΓΙΚΟΤΗΤΑ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ – ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ ΥΠΕΔΑΦΙΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ Γραφικός Προσδιορισμός Σημείου Φυσικής Ροής

4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000

Natural Flow Point: q = 415 STB/d Pwf = 1600 psig

IPR TPR 500 0 0 100 200 300

q sc (STB/d)

400 500 600 700 Ο ρυθμός παραγωγής που αναμένεται για μια γεώτρηση, προσδιορίζεται από την ισορροπία των τμημάτων ταμιευτήρα/σωλήνωσης που απαρτίζουν τη γεώτρηση.

Είναι ο ρυθμός ροής για τον οποίο η διαθέσιμη πίεση από τον ταμιευτήρα στον πυθμένα της γεώτρησης (όπως προσδιορίζεται από το IPR) ισούται με την απαιτούμενη πίεση για την μεταφορά της συγκεκριμένης ποσότητας ρευστού στην επιφάνεια για δεδομένη P wh (όπως προσδιορίζεται από το TPR). Tο σημείο ισορροπίας του συστήματος ταμιευτήρα/σωλήνωσης προσδιορίζεται από την τομή των γραφημάτων IPR και TPR και αποτελεί το σημείο

φυσικής ροής

της γεώτρησης, ορίζει δε το

σταθερό ρυθμό παραγωγής

που αναμένεται για την συγκεκριμένη γεώτρηση.

12/13

Σχολή Μηχ. Μεταλλείων – Μεταλλουργών Τομέας Μεταλλευτικής Καθηγ.:

Σ. Σταματάκη

Μάθημα:

ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΠΕΤΡΕΛΑΙΩΝ

Κεφάλαιο 11 ο : ΠΑΡΑΓΩΓΙΚΟΤΗΤΑ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 11 ΠΑΡΑΓΩΓΙΚΟΤΗΤΑ ΓΕΩΤΡΗΣΕΩΝ – ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ ΥΠΕΔΑΦΙΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ

Παρεμβάσεις

Επέμβαση στο TPR

 Μείωση της πίεσης στην κεφαλή της γεώτρησης Μετατόπιση της καμπύλης TPR προς τα κάτω, επομένως, απαιτείται μικρότερη πίεση στον πυθμένα της γεώτρησης για την μεταφορά δεδομένης ποσότητας HC στην επιφάνεια  Υποβοήθηση της ανύψωσης του ρευστού (air/gas lift) Μετατόπιση της καμπύλης ΤPR προς τα κάτω και δεξιότερα (η χρήση air/gas lift ισοδυναμεί με αλλαγή του GOR)  Μεταβολή των διαστάσεων της παραγωγικής σωλήνας με στόχο τη μείωση των τριβών. Αύξηση της διαμέτρου Μετατόπιση της καμπύλης TPR προς τα κάτω (υπάρχει όριο στη δυνατότητα αυτή)

Επέμβαση στο ΙPR

 Αύξηση της πίεσης του ταμιευτήρα με εισπίεση ρευστού προς τα πάνω Μετατόπιση της καμπύλης ΙPR  Αύξηση της διαπερατότητας του σχηματισμού πέριξ της γεώτρησης παραγωγής με εισπίεση διαλυμάτων οξέων ή άλλων χημικών (well stimulation) Μετατόπιση της καμπύλης IPR δεξιότερα

13/13