مهندسی مخزن در میدان‌های نفتی مدرن ۲۰۱۶
Reservoir Engineering in Modern Oilfields 2016

مخازن واقعی نفت، لایه‌لایه، ناهمگن و ناهمسانگرد هستند و در معرض رانش آب و گاز، گسل‌ها، موانع و شکستگی‌ها قرار دارند. تولید از آن‌ها توسط سیستم‌هایی از چاه‌های عمودی، انحرافی، افقی و چندجانبه صورت می‌گیرد که مکان، اندازه، شکل و توپولوژی آن‌ها به صورت “لحظه‌ای و تصادفی” توسط مهندسان نفت و حفاران در محل چاه تعیین می‌شود. چاه‌ها ممکن است محدودیت فشار یا نرخ داشته باشند و این نقش‌ها در طول شبیه‌سازی با بسته شدن چاه‌های قدیمی‌تر، حفاری و بهره‌برداری از چاه‌های جدیدتر و غیره، مجدداً تخصیص داده شوند. و همه آن‌ها تحت تأثیر تولید پایدار و ناپایدار هستند که هر کدام قوانین فیزیکی و ریاضی متفاوتی را برآورده می‌کنند، که شبیه‌سازی مخزن را به هنری دشوار برای تسلط تبدیل می‌کند و موانع متعددی را برای ورود ایجاد می‌کند. اکنون می‌توان تمام این فرآیندهای مهم را به هر ترتیبی با استفاده از مدل‌های محاسباتی سریع، پایدار و دقیقی که در طول دو دهه توسعه یافته‌اند، شبیه‌سازی کرد.

و چه می‌شد اگر امکان ترسیم زمین‌شناسی و سنگ‌شناسی پیچیده، به علاوه سیستم‌های به همان اندازه پیچیده از چاه‌های عمومی، لایه به لایه با استفاده از Windows Notepad وجود داشت؟ و بدون هیچ تجربه قبلی در شبیه‌سازی مخزن و فقط با آشنایی گذرا با اصول مهندسی مخزن؟ کاربر دکمه “شبیه‌سازی” را فشار دهد و دقیقاً در عرض چند دقیقه، نتایج پیچیده در سطح میدان، پیش‌بینی‌های تولید و نمودارهای فشار سه بعدی رنگی دقیق را از الگوریتم‌های گرافیکی یکپارچه تولید کند؟

این امکان که حاصل سال‌ها تحقیق است، به واقعیت تبدیل شده است. نویسنده، دانشمندی آموزش دیده در M.I.T که نویسنده پانزده کتاب تحقیقاتی اصلی، بیش از صد مقاله و چهل اختراع است، برنده جایزه نوآوری رئیس British Petroleum در مهندسی مخزن و رکورددار پنج جایزه از وزارت انرژی ایالات متحده، دقیقاً چنین محصولی را ارائه کرده است و برنامه‌ریزی بلادرنگ در محل چاه را ساده و عملی کرده است. جریان‌های کاری توسعه‌یافته از تجربه به عنوان یک مهندس مخزن عملی، در “منوهای هوشمند” گنجانده شده‌اند که درک عمیق اصول شبیه‌سازی و خواندن دفترچه‌های راهنمای کاربر را غیرضروری می‌کنند. این جلد، فناوری جدیدی را برای مشکلات ملموس با استفاده از مثال‌های متعددی که با شبیه‌ساز پیشرفته ما انجام شده‌اند، توصیف می‌کند، شبیه‌سازی که به طور جداگانه با هزینه مقرون‌به‌صرفه در دسترس است و فقط به رایانه‌های ساده Intel Core i5 بدون کارت گرافیک تخصصی نیاز دارد. روش‌های جدید دقیق، معتبر و مستند هستند و اکنون برای کاربرد گسترده در صنعت نفت در دسترس هستند.

Real-world reservoirs are layered, heterogeneous and anisotropic, exposed to water and gas drives, faults, barriers and fractures. They are produced by systems of vertical, deviated, horizontal and multilateral wells whose locations, sizes, shapes and topologies are dictated “on the fly, at random”by petroleum engineers and drillers at well sites. Wells may be pressure or rate-constrained, with these roles re-assigned during simulation with older laterals shut-in, newer wells drilled and brought on stream, and so on. And all are subject to steady and transient production, each satisfying different physical and mathematical laws, making reservoir simulation an art difficult to master and introducing numerous barriers to entry. All of these important processes can now be simulated in any order using rapid, stable and accurate computational models developed over two decades.

And what if it were further possible to sketch complicated geologies and lithologies, plus equally complex systems of general wells, layer-by-layer using Windows Notepad? And with no prior reservoir simulation experience and only passing exposure to reservoir engineering principles? Have the user press “Simulate,” and literally, within minutes, produce complicated field-wide results, production forecasts, and detailed three-dimensional color pressure plots from integrated graphics algorithms?

Developed over years of research, this possibility has become reality. The author, an M.I.T. trained scientist who has authored fifteen original research books, over a hundred papers and forty patents, winner of a prestigious British Petroleum Chairman’s Innovation Award in reservoir engineering and a record five awards from the United States Department of Energy, has delivered just such a product, making real-time planning at the well-site simple and practical. Workflows developed from experience as a practicing reservoir engineer are incorporated into “intelligent menus” that make in-depth understanding of simulation principles and readings of user manuals unnecessary. This volume describes new technology for down-to-earth problems using numerous examples performed with our state-of-the-art simulator, one that is available separately at affordable cost and requiring only simple Intel Core i5 computers without specialized graphics boards. The new methods are rigorous, validated and well-documented and are now available for broad petroleum industry application.