شبیه‌ سازی مخازن نفتی

چگونه منابع امروز می توانند فردای مشترک ما را تقویت کنند؟

با ادامه رشد جوامع و اقتصادهای جهان، تقاضا برای انرژی نیز افزایش می یابد. آرامکو در هدف پاسخگویی به این تقاضا، مدل‌ سازی مخزن را با فناوری شبیه‌ سازی پیشگام و علم محاسباتی برای بازیابی پایدارتر از مخازن خود را ارائه می دهد.

چنین نوآوری‌هایی، همراه با مقیاس گسترده به ما کمک می‌کنند تا تقاضای فزاینده انرژی را برآورده کنیم.

شروع کار با استفاده از داده ها

هرچه زمین شناسی پیچیده مخازن هیدروکربنی و نواحی اطراف خود را بهتر درک کنیم، میتوانیم حفر چاه ها به طور موثرتر، مدیریت تولید طولانی مدت هیدروکربن و کشف ذخایر جدیدتر را داشته باشیم.

یکی از بزرگ‌ترین چالش‌ها، ادغام حجم وسیعی از داده‌ها است که از مکان‌های مختلف در بازه‌های زمانی مختلف در یک مدل مرکزی و با وضوح بالا جمع‌آوری شده‌اند.

تجزیه و تحلیل داده‌های زمین‌شناسی سه‌بعدی، لرزه‌ای، ژئوشیمیایی، سیال، حفاری، داده‌های تولید و دیگر منابع، به عنوان ورودی برای الگوریتم‌های بسیار پیچیده برای ساخت دقیق‌ترین تصاویر از آنچه در زیر سطح زمین قرار دارد، استفاده می‌شود.

حسگرهای دائمی قرار گرفته در داخل و اطراف هر چاه، که در هزاران فوت زیر زمین واقع شده اند، جریان های داده و به روز رسانی های ثابتی را ارائه می دهند.

این حسگرها، همراه با روش‌های متعدد دیگر برای جمع‌آوری داده‌ها، ما را قادر می‌سازند تا تصاویری با وضوح بالا نه تنها از چگونگی شکل‌گیری مخزن و آنچه امروز در آن می‌گذرد، بلکه از چگونگی تغییر شرایط در دهه‌های آینده نیز بسازیم.

شبیه سازی

بصری کردن داده ها

جمع آوری حجم وسیعی از داده ها تنها آغاز راه است. سپس باید آن را تحلیل و تفسیر کنیم تا با استفاده از ابررایانه‌ها، جریان سیالات را در اطراف مخزن شبیه‌سازی کنیم.

در ابتدا با تقسیم هر مدل مخزن سه بعدی به تعداد زیادی “سلول” منفرد شروع به کار می کنیم. هرچه تعداد سلول ها بیشتر باشد و اندازه آنها کوچکتر باشد، دقت و وضوح مدل بیشتر می شود که به نوبه ی خود به توان محاسباتی بیشتری نیاز دارد.

به عنوان مثال، داده‌های موجود در یک مدل مخزن شامل تاریخچه میدان به چندین دهه قبل، و همچنین خصوصیات سیال، مقدار متان، CO2، سولفید هیدروژن (H2S) و پروپان موجود در حال حاضر، دمای آن، اندازه گیری فشار و موارد دیگراست.

روش های محتاطانه مدیریت مخزن و آب

این فناوری نه تنها چگونگی شکل‌گیری مخزن – در طی صدها میلیون سال – و آنچه امروز در آن اتفاق می‌افتد را نشان می‌دهد، بلکه شبیه‌سازی‌هایی با وضوح بالا از نحوه حرکت سیالات مختلف از طریق آن و چگونگی تغییر ساختار ارائه می‌کند.

همچنین در توسعه میدان جدید و مدیریت بهینه مخازن در حال تولید بسیار مهم است. نرخ تولید نفت از طریق طراحی خود چاه ها مانند تعیین مکان بهینه برای حفاری، تعداد انشعاب هر چاه و نحوه قرارگیری و نوع دستگاه های کنترلی مورد نیاز افزایش می یابد.

درک دقیق نحوه رفتار یک مخزن نیز به تصمیم گیری در مورد چگونگی تولید از هر چاه کمک می کند. بیشتر مخازن برای حفظ فشار و استخراج نفت از سنگ، نیاز به تزریق آب دارند. اما اگر آب وارد چاه شود، تولید نفت را مختل می کند.

کاربرد فناوری شبیه سازی

مدل‌های مخزن بر روی شبیه‌ساز داخلی GigaPOWERS اجرا می‌شوند و جریان سیال دقیق درگیر در طرح‌های سیلابی فعال را ثبت می‌کنند و ما را قادر می‌سازند تا استراتژی‌های تزریق را طراحی کنیم. چنین شبیه‌سازی‌هایی میزان تولید نفت را به طوری که آب فشار مخزن را به طور یکنواخت برای نرخ بازیافت نفت بهینه حفظ کند نشان می‌دهد.

این مدل‌ها همچنین به تعیین موقعیت بهینه برای امکانات تولید سطحی مانند جداسازی آب کمک می‌کنند.

کاهش هزینه های جداسازی و نیاز به این فرآیند، باعث کاهش مصرف برق، صرفه جویی در مصرف انرژی و در نتیجه کاهش انتشار گازهای گلخانه ای می شود.

علاوه بر این، این فناوری برای محاسبات ذخیره و پیش‌بینی‌های تولید ک تضمین توانایی پاسخ گویی به تغییرات تقاضای جهانی است امری ضروری می باشد.

قدرت پیش بینی ها

چالش منحصر به ‌فردی که آرامکو در اوایل با آن مواجه شد، مدل‌سازی کامل میدان‌های عظیم بود. قابل ذکر است که میادین نفتی آنها از بزرگترین میادین نفتی جهان هستند.

در سال 2010، برای اولین بار دو میدان نفتی بزرگ به نام های غوار که یک میدان خشکی به طول 174 مایل و شامل لایه ها و مخازن پیچیده متعدد، و یک میدان دریایی Safaniya، یک میدان دریایی با وسعت 31.1 مایل است را شبیه سازی کردند.

کاهش انتشار گازهای گلخانه ای (GHG)

ایجاد چنین مدل‌های در مقیاس بزرگ و پیچیده نیاز به قدرت کامپیوتری وسیعی دارد – که به برق زیادی نیاز دارد – و از این رو با تولید گازهای گلخانه‌ای مرتبط است.

چندین سال پیش آرامکو شروع به استفاده از فناوری های جدیدی که قدرت محاسباتی بیشتری را فراهم می کرد و در عین حال انتشار گازهای گلخانه ای را به میزان قابل توجهی کاهش می داد کرد.

این پیشرفت‌های فن‌آوری در سخت‌افزار (به عنوان مثال، ریزتراشه‌ها، اتصال فیبر بین پردازنده‌ها، طراحی داخلی و غیره) پیاده‌سازی شده‌اند که مصرف انرژی را تا نصف کاهش می‌دهند و موجب تاثیر بیشتر و کارآمدی زیادی می شود.

 ابرکامپیوتر Ghawar One از جمله ابزار های است که در محاسبات سریعتر و در مصرف انرژی بسیار کارآمدتر می باشد.

یکی دیگر از مزایای این فناوری، شبیه سازی مدیریت بهبود یافته دی اکسید کربن است. این فناوری علاوه بر کاهش مصرف انرژی مربوط به جداسازی آب، ما را در مدیریت CO2 کمک می کند.

این مدل ها در مدل‌سازی پروژه‌های ترسیب CO2 و بازیافت نفت افزایش یافته CO2 (EOR) استفاده می‌شوند. همچنین اطلاعات ارزشمندی در مورد نحوه رفتار CO2 در زیر زمین زمانی که به سفره‌های نمکی مخازن نفت یا گاز تخلیه می‌شود در طول دهه‌ها ارائه می دهند.

مدیریت موثر کربن یک اولویت است. یک تیم جهانی از دانشمندان به سرپرستی دانشگاه استنفورد در مطالعه سال 2018 خود کشف کردند که در میان کشورهایی که بیش از 0.1 درصد از تولید جهانی نفت را تولید می کنند، عربستان سعودی در استخراج، فرآوری و حمل و نقل کمترین میزان شدت کربن را دارد.

پیشرفت‌ها در فناوری حسگر و جمع‌آوری داده‌ها، ما را قادر می‌سازد تا داده‌های غنی‌تری را جمع‌آوری کنیم و مدل‌هایی با وضوح فزاینده بالاتر بسازیم. این داده‌های بهبود یافته، همراه با جهش‌هایی که در قدرت محاسباتی ایجاد می‌شود، شبیه‌سازی‌ها را با پیچیدگی و جزئیات بیشتر از همیشه ارائه می‌کند.

اختصاصی بازار نفت گاز پتروشیمی

منبع: کمپانی آرامکو عربستان