탱크 시뮬레이션

Reservoir simulation
전체 필드 모델에서의 지질 데이터로부터의 심도 지도 시뮬레이션(GSI MERLIN 시뮬레이터)

탱크 시뮬레이션은 컴퓨터 모델을 사용하여 다공질 매체를 통한 유체(일반적으로 석유, 물 및 가스)의 흐름을 예측하는 탱크 엔지니어링 영역입니다.

유전모델의 작성과 이를 기반으로 한 유전개발 계산의 실시는 엔지니어나 석유연구자의 주요 활동 분야 중 하나이다.유전, 가스 또는 가스 응축수장의 특성에 대한 지질학적, 물리적 정보를 바탕으로 개발을 위한 시스템 및 기술의 능력을 고려함으로써 전체 분야의 개발에 대한 정량적 아이디어를 창출한다.분야개발에 관한 상호관련된 정량적 아이디어의 시스템은 분야개발모델로, 분야개발프로세스모델과 저장모델로 구성되어 있다.이들로부터 석유와 가스를 추출하는 레이어 모델과 프로세스는 항상 수학적 형태, 즉 특정 수학적 관계에 의해 특징지어진다.유전 개발 계산에 종사하는 엔지니어의 주된 임무는 유전의 지질-지질학적 연구 및 유정의 유체역학 연구로부터 도출된 개별 개념에 기초한 계산 모델을 작성하는 것이다.일반적으로 유전 개발 모델에는 저장소의 특성과 프로세스를 가장 정확하게 반영하는 한 저장소 모델과 개발 프로세스의 모든 조합을 사용할 수 있습니다.동시에 특정 저장기 모델의 선택은 프로세스 모델의 추가 특성을 고려해야 하며, 그 반대의 경우도 마찬가지입니다.

저장소 모델은 저장소의 기하학적 형상만 고려하는 설계 체계와 구별되어야 한다.예를 들어 저장기 모델은 계층화된 이기종 저장기일 수 있다.본 발명의 설계방법은 동일 모델의 저장기를 원형상의 저장기, 직선상의 저장기 등으로 나타낼 수 있다.

기초

Louisiana, Erath, Vermilion Parisy의 Erath 필드에 있는 8500ft 깊이의 가스 및 오일 저장소의 Contour Map 소프트웨어에 의해 생성된 구조 지도에 의한 지하 결함의 표현.등고선 지도의 맨 위 근처에 있는 왼쪽에서 오른쪽으로의 간격은 결함선을 나타냅니다.이 단층선은 파란색/녹색 등고선과 보라색/빨간색/노란색 등고선 사이에 있습니다.지도 중앙의 가는 빨간색 원형 윤곽선은 오일 저장소의 상단을 나타냅니다.가스는 오일 위에 떠 있기 때문에 얇은 빨간색 윤곽선이 가스/오일 접촉 영역을 표시합니다.

전통적인 유한 차분 시뮬레이터는 저장기 시뮬레이션에서 이론적인 작업과 실제적인 작업 모두를 지배한다.기존의 FD 시뮬레이션은 질량 보존, 등온 유체 위상 거동 및 다공질 매체를 통한 유체 흐름의 다아시 근사라는 세 가지 물리적 개념으로 뒷받침됩니다.열 시뮬레이터(중유 용도에 가장 일반적으로 사용됨)는 이 목록에 에너지 절약을 추가하여 저장고 내의 온도를 변경할 수 있도록 합니다.

최신 시뮬레이터에서 일반적인 수치 기법 및 접근법:

  • 대부분의 최신 FD 시뮬레이션 프로그램에서는 풀필드 모델 또는 싱글웰 모델에서 사용할 수 있도록 3-D 표현을 구성할 수 있습니다. 2-D 근사치는 단면 및 2-D 방사형 그리드 모델과 같은 다양한 개념 모델에도 사용됩니다.
  • 이론적으로 유한 차분 모델은 저장소의 형상을 정확하게 나타내기 위해 구조화 및 보다 복잡한 비구조화 그리드를 모두 사용하여 저장소의 이산화를 가능하게 한다.국소 그리드 미세화(조잡한 그리드 내부에 내장된 보다 미세한 그리드)는 또한 거의 웰보어에 가까운 다상 흐름 효과를 보다 정확하게 나타내기 위해 많은 시뮬레이터에 의해 제공되는 기능이다.이 우물 보 근처의 "정제된 맞물림"은 저장소의 물과 가스 연결과 같은 문제를 분석할 때 매우 중요합니다.다른 유형의 시뮬레이터에는 유한 요소 및 유선형이 있습니다.
  • 많은 시뮬레이터에서 제공되는 고도의 기능으로서 장애와 그 전송성을 나타냅니다.이러한 모델에서, 셀 간 흐름 전송은 기존의 네이버 대 네이버 연결 외부에 있는 비인접 계층에 대해 계산되어야 합니다.
  • 자연 파괴 시뮬레이션(이중 다공성 및 이중 투과성)은 타이트 매트릭스 블록의 탄화수소를 모델링하는 고급 기능입니다.좁은 매트릭스 블록에서 블록을 둘러싼 투과성이 높은 파괴 네트워크 및 웰로 흐름이 발생합니다.
  • 블랙오일 시뮬레이터는 석유에 용해된 가스의 용해나 진화, 가스에서 응축수의 증발이나 드롭아웃을 넘어 필드 생산 시 탄화수소의 성분 변화를 고려하지 않는다.
  • 구성 저장 시뮬레이터는 석유와 가스 위상이 혼합 성분으로 상태 방정식(EOS)에 적합된 후 PVT 특성을 계산한다.그런 다음 시뮬레이터는 적합한 EOS 방정식을 사용하여 현장에서 위상 및 구성요소의 움직임을 동적으로 추적합니다.셋업 시간, 계산 시간 및 컴퓨터 메모리의 비용 증가로 실현됩니다.
상대적 투과율 상관관계

시뮬레이션 모델은 3상(석유, 물, 가스)의 포화 변화와 각 시간 단계에서 각 셀의 각 상 압력을 계산합니다.저장고 고갈 연구에서와 같이 압력이 감소하면 가스가 오일에서 방출됩니다.물이나 가스 주입으로 인해 압력이 증가하면 가스가 다시 용해되어 유상으로 전환됩니다.

개발된 분야의 시뮬레이션 프로젝트는 일반적으로 과거 현장 생산과 압력을 계산된 값과 비교하는 "이력 일치"를 필요로 한다.초기 단계에서 이것이 본질적으로 Maximum Lighty에 해당하는 최적화 과정이라는 것을 깨달았다.따라서 자동화가 가능하며, 이를 위해 설계된 상용 패키지와 소프트웨어 패키지가 여러 개 있습니다.모델의 파라미터는 현장 기준 및 일반적으로 모든 웰에 대해 합리적인 일치가 이루어질 때까지 조정됩니다.일반적으로 단수 또는 물-오일 비율과 가스-오일 비율이 일치합니다.

기타 엔지니어링 접근법

FD 모델이 없으면 재료 균형 방정식(Havlena-Odeh 및 Tarner 방법 포함), 분수 흐름 곡선 방법(예: Buckley-)을 포함한 다양한 분석 기법을 사용하여 회수 추정치와 유량을 계산할 수 있다.레벨렛 1차원 변위법, 경사 구조물 또는 연결 모델에 대한 Deitz법, 물 범람 및 감소 곡선 분석을 위한 스위프 효율성 추정 기법.이러한 방법은 단순 동종 저장소의 설명을 기반으로 계산 비용이 저렴한 모델로서 기존 또는 "기존" 시뮬레이션 도구 이전에 개발되어 사용되었다.분석 방법은 일반적으로 주어진 저장고 또는 공정의 모든 세부 사항을 캡처할 수는 없지만, 일반적으로 수치적으로 빠르고 때로는 충분히 신뢰할 수 있습니다.현대 저수지 엔지니어링에서는 일반적으로 선별 또는 예비 평가 도구로 사용됩니다.분석 방법은 특히 데이터가 제한되고 시간이 중요한 경우 잠재적 자산 평가에 적합하며, 다수의 프로세스 및/또는 기술을 평가해야 하는 경우 사전 선별 도구로서의 광범위한 연구에 적합하다.분석 방법은 종종 학계나 사내에서 개발 및 홍보되지만, 상업적인 패키지도 존재한다.

소프트웨어

저수지 시뮬레이션에는 많은 프로그램을 사용할 수 있습니다.가장 잘 알려진 것(알파벳 순서)은 다음과 같습니다.

오픈 소스:

  • SHOW – Black Oil Applied Simulation Tool(Boast) 시뮬레이터는 미국 [1]에너지부에서 제공하는 탱크 시뮬레이션용 무료 소프트웨어 패키지입니다.호언은 IMPES 수치 시뮬레이터(무한차 암묵적 압력-명시 포화)로, 주어진 시간 단계의 압력 분포를 먼저 찾은 다음 동일한 시간 단계의 등온에 대한 포화 분포를 계산합니다.마지막 발매는 1986년이었지만 교육용으로 좋은 시뮬레이터로 남아있다.
  • MRST – MATLAB 저장소 시뮬레이션 도구 상자(MRST)는 SINTEF Applied Mathemics에서 MATLAB® 도구 상자로 개발되었습니다.툴박스는 기본적인 기능과 단상 및 2상 솔버를 제공하는 핵심 부품과 보다 고급 모델, 뷰어 및 솔버를 제공하는 애드온 모듈 세트라는 두 가지 주요 부품으로 구성됩니다.MRST는 주로 비구조화 그리드에서 새로운 시뮬레이션 방법과 모델링 개념을 신속하게 프로토타입화하고 시연하기 위한 도구 상자로 사용됩니다.그럼에도 불구하고 많은 툴은 매우 효율적이며 놀랍도록 크고 복잡한 [2]모델에 적용할 수 있습니다.
  • OPM – OPM(Open Apulous Media) 이니셔티브는 다공질 [3]미디어에서 유체의 흐름과 수송을 시뮬레이션하는 데 초점을 맞춘 일련의 오픈 소스 도구를 제공합니다.

상용:

  • 슐럼버거 교차[4]
  • Schlumberger ECLIXE – 원래 ECL(Explation Consultants Limited)에 의해 개발되었으며 현재 Schlumberger의 부문인 SIS(GeoQuest)에 의해 소유, 개발, 마케팅 및 유지보수되고 있습니다.이클립스라는 이름은 원래 "ECL의 시뮬레이션 엔지니어링용 암묵적 프로그램"의 약어였습니다.시뮬레이터에는 블랙 오일, 조성물, 열 유한 부피 및 능률 시뮬레이션이 포함됩니다.추가 기능 옵션에는 로컬 그리드 정제, 석탄층 메탄, 가스전 운영, 고급 우물, 저수지 커플링 및 지표면 [5]네트워크가 포함됩니다.
  • ECHELON, by Stone Ridge Technology: 완전 암묵적 시뮬레이터, 블랙오일 [6]제제를 위한 유일한 풀 GPU 가속 저장 장치 시뮬레이터.
  • ESTD Co. RETINA 시뮬레이션 – RETINA 시뮬레이션은 ESTD([7]Engineering Support and Technology Development Company)에서 완전히 개발된 Black-Oil 및 Compositional 리저버 시뮬레이션 소프트웨어입니다.
  • CMG Suite(IMEX, GEM 및 STARS) – Computer Modeling Group은 현재 IMEX라고 하는 블랙 오일 시뮬레이터, GEM이라고 하는 구성/비재래식 시뮬레이터 및 [8]STARS라고 하는 열 및 고급 프로세스 시뮬레이터의 세 가지 시뮬레이터를 제공합니다.
  • 코츠 엔지니어링(Coats Engineering)의 센서는 상업용 저수지 시뮬레이션 산업의 창립자인 키스 H. 코츠 박사(Intercomp Resource and Development, 1968)가 1990년대부터 개발한 블랙 오일 및 조성 저수지 시뮬레이터입니다.센서는 코츠 박사에 의해 개발된 많은 탱크 시뮬레이터 중 마지막입니다.
  • XXSim은 완전히 암묵적인 제형을 가진 EOS 기반의 범용 저장 장치 시뮬레이터입니다.모든 구성 요소가 모든 유체상(수성, 오일 및 증기)에 나타나도록 합니다.기존 또는 기존의 검은색 오일, 구성 및 열 모듈로 단순화할 수 있습니다.또한 완전한 EOS 기반 [9]열 시뮬레이터로 확장할 수 있습니다.
  • Tempest MORE는 블랙 오일,[10] 구성 및 보온 옵션을 제공하는 저장소 시뮬레이터입니다.
  • ExcSim, Microsoft Excel 플랫폼용 완전 암묵적인 3상 2D 수정 블랙 오일 저장 시뮬레이터
  • Landmark Nexus – Nexus는 Amoco, Los Alamos National Laboratory 및 Cray Research가 'Falcon'으로 개발한 석유 및 가스 저장 시뮬레이터입니다.현재 Halliburton의 제품 서비스 라인인 Landmark Graphics가 소유, 개발, 마케팅 및 관리하고 있습니다.Nexus는 점차적으로 Landmark의 이전 세대의 [citation needed]시뮬레이터인 데스크톱 VIP를 대체할 것이다.
  • Rock Flow Dynamics tNavigator는 워크스테이션 및 고성능 컴퓨팅 클러스터용 블랙 오일, 컴포지션 및 열조성 시뮬레이션을 지원합니다.
  • Plano Research Corporation FlowSim은 LGRs, 이중 다공성 이중 투과성 및 병렬 [13]기능을 갖춘 완전 암묵적인 3상, 3차원, 블랙 오일 및 조성 유한 차분 저장 장치 시뮬레이터입니다.
  • GrailQuest의 RequisterGrail은 Time Dynamic Volumetric Balancing이라는 특허받은 접근 방식을 사용하여 기본 및 보조 [15]복구 시 저장 장치를 시뮬레이션합니다.
  • Gemini Solutions Merlin은 원래 Texaco 연구 부서에서 개발되었으며 현재 해양 에너지 관리국과 안전 및 환경 집행국이 케이스와 블로우에 대한 최악의 경우 배출 속도와 폭발/붕괴 압력을 계산하기 위해 사용하는 완전 암묵적 3상 유한 차분 저장 장치 시뮬레이터이다.예방책을 [16][17]사용하세요.
  • Palm Trees의 Deep Sim은 Android 폰과 태블릿 [18][19]플랫폼용 완전히 암묵적인 3상 구성 유한 차분 저장 장치 시뮬레이터입니다.
  • TTA/PetroStudies는 유정의 관측 속도/누적물/[20]압력에 맞춰 다공성/투과성/구조/순납/초기 압력/포화/접점 깊이를 변경할 수 있는 보조 이력 매칭 모듈(Exconditions)을 갖춘 본격적인 블랙 오일 시뮬레이터인 Excodes를 제공합니다.폭로는 공유 네트워크 컴퓨터에서 여러 사례를 실행합니다.Exotherm은 표면까지 이산화된 웰보어 플로우를 사용하여 SAGD, CSS의 열 시뮬레이션을 제공합니다.
  • Meera 시뮬레이션은 Target Solutions [21]LLC의 운영 계획 및 예산 편성을 위한 AI-물리 하이브리드 저장장치 시뮬레이션 생산 예측 도구입니다.

어플

저장고 시뮬레이션은 궁극적으로 미래의 석유 생산, 의사결정 및 저장고 관리를 예측하는 데 사용됩니다.저수지 관리를 위한 최첨단 프레임워크는 최적의 저수지 운영을 위해 저수지 시뮬레이션(지질통계학, 데이터 동화 및 대표 모델 선택과 함께)을 활용하는 폐쇄 루프 필드 개발(CLFD) 최적화이다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  • Aziz, K. 및 Setari, A., 석유 저장고 시뮬레이션, 1979, Applied Science Publishers.
  • Ertekin, T, Abou-Kassem, J.H. 및 G.R. King, 기본 응용 저장소 시뮬레이션, SPE 교과서 제10권, 2001.
  • Fanchi, J., 응용 저수지 시뮬레이션 원리, 제4판, Elsevier GPP, 2018.
  • Mattax, C.C. 및 Dalton, R. L, 저장장치 시뮬레이션, SPE Monograph Volume 13, 1990.
  • Holstein, E. (편집자), 석유공학 핸드북, 제V권(b), 17장, 저수지공학, 2007.
  • Warner, H. (편집자), 석유공학 핸드북, 제6권, 석탄층 메탄, 2007.
  • Carlson, M., PenWell Corporation, 2006년, 실용적 저장소 시뮬레이션
  • R. E. 유잉, 저수지 시뮬레이션의 수학

기타 참고 자료

  1. ^ "Department of Energy". Retrieved 3 March 2014.
  2. ^ "MRST Homepage". Retrieved 3 March 2014.
  3. ^ "Open Porous Media Initiative". Retrieved 3 March 2014.
  4. ^ "INTERSECT Homepage".
  5. ^ "ECLIPSE Homepage".
  6. ^ "ECHELON Software: World's Fastest Reservoir Software SRT".
  7. ^ "RETINA Homepage".
  8. ^ "CMG Homepage". Retrieved 28 October 2016.
  9. ^ "XXSim Homepage".
  10. ^ "Tempest Homepage". Retrieved 18 February 2020.
  11. ^ "ExcSim". Retrieved 24 April 2015.
  12. ^ "RFD Homepage". Retrieved 7 March 2014.
  13. ^ "FlowSim".
  14. ^ "ReservoirGrail Software Page". 2 August 2014. Retrieved 13 January 2016.
  15. ^ "ReservoirGrail Homepage". Retrieved 13 January 2016.
  16. ^ "Appendix E – Reservoir Modeling Team 2010; Reservoir Modeling Report" (PDF). Retrieved 19 April 2016.
  17. ^ "BSEE Procurement Business Opportunities" (PDF). Retrieved 19 April 2016.
  18. ^ "DeepSim - Android Apps on Google Play". play.google.com. Retrieved 2017-08-13.
  19. ^ "DeepSim – Powerful reservoir simulation with an intuitive interface". deepsim.stupendous.org. Retrieved 2017-08-13.
  20. ^ "PetroStudies Consultants Inc. – Index page". www.petrostudies.com. Retrieved 2017-09-27.
  21. ^ "Best Reservoir Simulation Tool".

외부 링크