masterThesis
Gerenciamento ótimo da injeção de água usando completações inteligentes
Autor
PASSOS GRANADOS, Kewin
Institución
Resumen
Nos últimos anos, a indústria do petróleo e gás concentrou seus esforços no desenvolvimento e concepção de novas ferramentas que lhe permitam ter maior controle sobre os poços sem realizar intervenções desnecessárias. Os dispositivos de controle de fluxo (flow control devices – FCD) são equipamentos instalados no fundo do poço, com a função de controlar o fluxo que entra no interior do tubo de produção, lidar com a irrupção prematura de água e/ou gás, restringir a alta produção de fluidos indesejados e gerar perdas de pressão adicionais no fluido que possam equalizar a distribuição de pressão ao interior do tubo produtor. Este estudo descreve o comportamento dos FCD instalados em modelos de poços produtores, fazendo uma análise comparativa entre os resultados obtidos com os FCD funcionando em modo passivo e os resultados trabalhando em modo ativo. Dois modelos foram projetados para melhorar o desempenho de poços com completações inteligentes, avaliar o retorno econômico do reservatório, otimizar as aberturas dos FCD instalados e criar modelos base de poços inteligentes que possam ser implementados em situações mais complexas e realistas. Neste trabalho, foram analisados dois modelos de reservatórios simples, cada um com configurações especificas para os poços, os FCD são instalados no poço produtor para criar completações inteligentes, simulações numéricas geraram várias iterações para alterar os controles e encontrar a abertura ótima dos FCD durante o tempo de modelagem. Foi utilizado um software de segmentação de poços para modelar as completações inteligentes e um programa numérico para realizar a otimização; o algoritmo de programação sequencial quadrática e a estratégia de otimização sequencial por aproximação foram escolhidos como métodos iterativos para realizar a otimização do problema não-linear. O primeiro modelo estudado é um reservatório simples com dois poços, um injetor e um produtor, representando um cenário de produção conjunta (commingled production), e o segundo modelo é um reservatório subdividido em três regiões de distintas permeabilidades com um poço injetor convencional e um poço produtor horizontal; nos dois casos, o reservatório é submetido a um processo de injeção de água. No modo passivo, a configuração para cada FCD não muda durante o período de concessão, avaliando assim as condições de produção e injeção. No modo ativo, o tamanho do orifício de cada FCD muda nos ciclos de controle onde um aumento significativo na produção de água é evidenciado, cada nova abertura é gerada por várias iterações de otimização, ajustando o orifício dos FCD para maximizar o valor presente líquido (VPL) do reservatório. Foi possível demostrar que o uso de FCD em modo ativo e a otimização das aberturas dos FCD podem melhorar as condições de produção, aumentando o retorno econômico do reservatório evidenciado por um maior VPL. CAPES In recent years, the oil and gas industry focused its efforts on developing and designing new tools that allow it to have greater control over wells without making unnecessary interventions. Flow control devices (FCD) are downhole equipment, with the function of controlling the flow that enters the interior of the tubing, to handle early water and/or gas breakthrough, to restrict the high production of unwanted fluids, and generate additional pressure losses in the fluid that can equalize the pressure distribution into the tubing. This study describes the behavior of FCD installed in models of producer wells, making a comparative analysis between the results obtained with the FCD operating in passive mode and the results working in active mode. Two models are designed to improve the performance of wells with intelligent completions, to evaluate the economic return of reservoir, to optimize the openings of installed FCD, and to create intelligent well base models that can be implemented in more complex and realistic situations. In this work, two simple reservoir models are investigated, each with specific configurations for the wells, the FCD are installed in the producer well to create intelligent completions, numerical simulations generated several iterations to change the controls and to find the optimal opening of the FCD during the modeling time. Well segmentation software was used to model the intelligent completions and a numerical program to perform the optimization; the sequential quadratic programming (SQP) algorithm and the sequential approximate optimization (SAO) were chosen as iterative methods to perform the nonlinear problem optimization. The first model studied is a simple reservoir with two wells, an injector well and a producer, representing a scenario of commingled production, and the second model is a reservoir subdivided into three regions of different permeabilities with a conventional injector well and a well horizontal producer; In both cases, the reservoir is submitted to a waterflooding process. In the passive mode, the configuration for each FCD does not change during the concession period, thus evaluating the production and injection conditions. In active mode, the orifice size of each FCD changes in the control cycles where a significant increase in water production is evidenced, each new aperture is generated by several optimization iterations, adjusting the orifice of the FCD to maximize the net present value (VPL) of the reservoir. It was possible to demonstrate that the use of FCD in active mode and the optimization of FCD openings can improve the production conditions, increasing the economic return of the reservoir evidenced by higher NPV.