SUPERVISOR
Mohammadali Badri,MohammadReza Forouzan,Mohsen Saghafian
سیدمحمدعلی بدری (استاد راهنما) محمدرضا فروزان (استاد مشاور) محسن ثقفیان (استاد راهنما)
STUDENT
Nasrollah Hajaliakbari Varnousfaderani
نصراله حاج علی اکبری ورنوسفادرانی
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1390
TITLE
Numerical Simulation of Elicitation from Oil Reservoirs Using Artificial Neural Networks & Genetic Algorithm for Optimization of Effective Parameters
In enhanced oil recovery operation, well placements, well depths, injection, production rates and time and the number of injection and production wells are opted as decided parameters. It is considered in order to finally achieved maximum amount of possible oil may be extracted with the least charge in certain time. This matter makes be declined water loss and increased more oil production. Because of finding optimum point of production, a suitable simulation from oil reservoirs may be an important subject. In optimization process, by using numerical simulation with a set of coupled partial differential equations may be extremely time consuming and expense in order to find the optimum parameters. Moreover, for simulation of oil reservoirs and providing required fitness function in optimization, artificial neural networks have been used. Neural networks were made with iired by the nervous system of human body that to be suitably trained with numerical simulation data in order to be used as an approximation of fitness function (a function to be found its optimum point). The optimization method with iired by nature was invoked. Entitled genetic algorithm as an implementation which is a stochastic method and extremely capable to find the global optimum point to escape from local traps (local optimum point). So, this method is very useful, with high certainty and also definitely sufficient which helps to be achieved the global optimum point. In this thesis, the effects of different reservoir parameters on the optimization of oil reservoirs have been considered. Effective parameters in optimization such as the number and placements of injection and production wells and also injection rate were regarded. In addition, effective parameters on genetic algorithm such as the number of initial population, mutation and crossover rate have been investigated. This method was shown its capabilities to find global optimum point quickly. It may be used in applicable programs and the simulation of oil reservoir due to its flexibilities relative to change reservoir status to optimize oil reservoirs in real time due to efficiency. Also, the results have been demonstrated to increase the number of production wells in production trend from reservoir with no positive effects and sometimes, it made production from reservoirs get instructed. Of course, to increase the number of injection rate, it should be noticed that with increasing the number of them relatively caused to go up production from reservoir. Despite with increasing it, elicitation may be decreased from reservoir. It should be noticed related to increasing the number of injection wells which may be made increase elicitation from production wells however with increasing it more cause to decrease oil production. Case studies have been implied that using more injection rate at first and increasing injection operation then, should significantly help in production performance from wells. Keywords: Oil reservoir simulation, Artificial Neural Network, Finite Volume method, Genetic Algorithm, Well placement
در عملیات ازدیاد برداشت، محل چاه ها, عمق چاه ها, نرخ تزریق و نرخ برداشت, زمان برداشت و تعداد چاههای تزریق و برداشت, به عنوان مهمترین پارامترهای تصمیم گیری طوری انتخاب می شوند که در نهایت بیشینه مقدار نفت ممکن با کمترین هزینه در زمان مشخصی استحصال گردد. این امر موجب کاهش هدر رفت آب تزریق شده به مخزن و افزایش برداشت از آن می شود. شبیه سازی مناسب مخازن نفتی مهم ترین موضوع در زمینه ی یافتن نقطه ی بهینه برداشت می باشد. در پروسه ی بهینه سازی به کمک شبیه سازی عددی, به دلیل فراخوانی مکرر این شبیه ساز که با دستگاه معادلات مشتقات پاره ای غیرخطی کوپل است, یافتن پارامترهای بهینه سازی به کمک آن بسیار وقت گیر و مستلزم صرف هزینه است. لذا برای شبیه سازی مخازن نفتی و تهیه ی تابع هدف مورد نیاز برای بهینه سازی از روش شبکه های عصبی مصنوعی استفاده شده است. شبکه های عصبی با الهام از سیستم عصبی بدن انسان ایجاد شده که پس از آموزش مناسب آن به کمک داده های شبیه ساز عددی، می توان از آن برای تقریب تابع هدف (تابعی که باید نقطه ی بهینه را از آن تابع بدست آورد) استفاده کرد. روش بهینه سازی به کار گرفته شده نیز با الهام گرفتن از طبیعت، روش بهینه سازی الگوریتم ژنتیک است که یک روش تصادفی بوده و قابلیت فراوان برای یافتن نقطه ی بهینه اصلی و فرار از تله های محلی(نقاط بهینه ی محلی) را دارا می باشد. بنابراین، این یک روش سریع و مطمئن و با قابلیت های فراوان جهت یافتن نقطه ی بهینه می باشد. در این مطالعه اثر پارامترهای مختلف مخزن در امر بهینه سازی برداشت از مخازن نفتی مورد بررسی قرار گرفته است. پارامترهای موثر در بهینه سازی مانند تعداد چاهها و محل چاههای تزریق و برداشت و نیز دبی تزریق مورد توجه قرار گرفته است. همچنین پارمترهای موثر بر الگوریتم ژنتیک نظیر تعداد جمعیت اولیه، نرخ جهش و نرخ پیوند نیز بررسی گردیده است. این روش نشان می دهد که قابلیت یافتن نقطه ی بهینه ی اصلی را با سرعت زیاد دارا می باشد. این روش می تواند در برنامه های کاربردی وشبیه سازی میدانهای نفتی به دلیل انعطاف پذیری فراوان آن نسبت به تغییر شرایط مخزن مورد استفاده قرار بگیرد و بهینه سازی مخزن در زمان واقعی [1] , موثر واقع شود. مطالعات نشان داد که استفاده از دبی تزریق زیاد در زمان اولیه و افزایش نه چندان زیاد آن در ادامه فرآیند تزریق می تواند بر افزایش عملکرد برداشت از چاه ها کمک شایانی نماید. همچنین نتایج نشان داد که افزایش تعداد چاه های برداشت بر روند برداشت از مخزن تاثیر مثبتی نمی گذارد و گاهی نیز باعث کاهش برداشت از مخزن می شود .البته در مورد افزایش چاه های تزریق باید اشاره کرد که با افزایش تعداد آن ها هر چند تا حدی افزایش در برداشت از مخزن مشاهده می شود, با این وجود با افزایش هر چه بیشتر آن ها ممکن است برداشت از مخزن کاهش یابد. در مورد دبی تزریق و برداشت نیز به این نکته می توان اشاره کرد که در ابتدا باید زیاد بوده تا برداشت از مخزن در بیشترین مقدار خود باشد و در ادامه نیز افزایش چندانی نیافته تا ضریب بازیابی بیشینه گردد. کلمات کلیدی: شبیه سازی مخزن نفتی, شبکه عصبی مصنوعی, روش حجم محدود, الگوریتم ژنتیک, محل چاه های نفت 1Real Time