Khớp lịch sử tự động bằng phần mềm tnavigator

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DẦU KHÍ VIỆT NAM KHOA DẦU KHÍ  BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP KHỚP LỊCH SỬ TỰ ĐỘNG BẰNG PHẦN MỀM tNAVIGATOR ĐƠN VỊ THỰC TẬP EASTSEA STAR SOFTWARE CO.LTD SV THỰC HIỆN: Ôn Kim Thịnh; MSSV: 03PET110151 Lớp K3KKT Thời gian thực tập: 06 tuần Số buổi tuần: 05 Số buổi thực tập: 30 Tháng 03 /2018 LỜI CẢM ƠN Thực tập tốt nghiệp hội tốt để sinh viên tìm hiểu thực tế cơng việc kỹ sư dầu khí học hỏi thêm số kiến thức cần thiết cho cộng việc sau Từ trang bị cho sinh viên kiến thức kỹ cần thiết để hòa nhập tốt với môi trường làm việc ngành công nghiệp dầu khí Trong thời gian thực tập Cơng ty EastSea Star Software, em nhận giúp đỡ nhiệt tình từ đơn vị thực tập Qua em xin cảm ơn anh Đồn Việt Trung, Giám đốc Cơng ty EastSea Star Software tạo điều kiện để em có tập thành cơng Em xin chân thành cảm ơn anh Nguyễn Sơn Lam, kỹ sư Công nghệ mỏ Công ty Rock Flow Dynamics, chia sẻ kiến thức quý báu để em có nhìn thực tế đầy đủ cơng việc khớp lịch sử thuật toán phần mềm tNavigator Em xin gửi lời cảm ơn đến Ban Giám hiệu, Thầy, Cô Trường đại học dầu khí Việt Nam tạo điều kiện tốt để em có hội thực tập, mở mang thêm kiến thức để chuẩn bị cho đồ án tốt nghiệp, cho công việc tương lai Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn sâu sắc! SINH VIÊN BÁO CÁO Ôn Kim Thịnh MỤC LỤC TỔNG QUAN VỀ ĐƠN VỊ THỰC TẬP .1 NỘI DUNG BÁO CÁO CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KHỚP LỊCH SỬ 1.1 Khớp lịch sử gì? 1.2 Mục tiêu khớp đặc tính vỉa chứa 1.3 Các thông số cần khớp 1.4 Các bước trình khớp lịch sử CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT KHỚP LỊCH SỬ TỰ ĐỘNG 2.1 Hàm mục tiêu (Objective function – OF) 2.2 Thí nghiệm phân tích độ nhạy (Sensitivity Analysis) 2.3 Thí nghiệm chưa chắn (Uncertainty Analysis) 2.4 Một số thuật tốn tối ưu hóa (Optimization Algorithm) 10 2.4.1 Thuật toán Particle Swarm Optimization (PSO) 10 2.4.2 Thuật toán Differential Evolution (DE) .11 2.5 Khối thuật toán khớp lịch sử tự động phần mềm tNavigator .12 CHƯƠNG 3: ÁP DỤNG KHỐI THUẬT TOÁN KHỚP LỊCH SỬ TỰ ĐỘNG VÀ KẾT QUẢ THU ĐƯỢC 14 3.1 Đối tượng nghiên cứu 14 3.1.1 Mô tả mô hình mơ 14 3.1.2 Số liệu đầu vào mơ hình 15 3.1.3 Điều kiện ban đầu 16 3.2 Xác định biến số khoảng giá trị 18 3.3 Phân tích độ nhạy (sensitivity analysis) 19 3.4 Chạy thí nghiệm khơng chắn (uncertainty analysis) 21 3.5 Chạy thuật tốn tối ưu hóa 22 3.6 Phân tích kết khớp lịch sử 24 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .30 DANH SÁCH HÌNH VẼ .31 TÀI LIỆU THAM KHẢO 33 Báo cáo thực tập tốt nghiệp TỔNG QUAN VỀ ĐƠN VỊ THỰC TẬP GIỚI THIỆU VỀ CƠNG TY Cơng ty TNHH MTV Ngơi Sao Biển Đơng (hay gọi Eastsea Star Software Company Limited) công ty dịch vụ kỹ thuật dầu khí thành lập từ năm 2009 TP Hồ Chí Minh nhà khoa học địa chất có nhiều kinh nghiệm, kĩ sư dầu khí có nhiều năm làm việc bể Cửu Long, Nam Côn Sơn Phương châm công ty “Your Success, Our Mision” CHỨC NĂNG, NHIỆM VỤ VÀ CƠ CẤU TỔ CHỨC - Chức nhiệm vụ Hiện nay, công ty cung cấp phần mềm, tư vấn, hỗ trợ kỹ thuật, thiết bị dịch vụ cho khách hàng Sản phẩm cơng ty phần mềm Well-InsightTM tích hợp xử lí cho vỉa khác từ vỉa đá móng đến vỉa trầm tích Ngồi ra, cơng ty cung cấp phần mềm khác cho khách hàng như: Seismic Interpretation from Downunder Geosolutions, tNavigator from Rock Flow Dynamics, Dynamic Simulation from Kappa Engineering, Production Modeling and Digital Oilfield from Petroleum Experts, Hydraulic Fracture Design from NSI Technologies, E&P Database from Rystad Energy and Well Intervention from National Oilwell Varco - Cơ cấu tổ chức công ty Giám đốc công ty Ơng Đồn Viết Trung, với khoảng 20 kỹ sư dầu khí kỹ sư lập trình viên 10 nhân viên Kỹ sư dầu khí Kỹ sư địa chất địa vật lý Giám Đốc Kỹ sư lập trình phần mềm Kỹ sư công nghệ mỏ Báo cáo thực tập tốt nghiệp NỘI DUNG CÔNG VIỆC ĐƯỢC GIAO  Mục tiêu nội dung công việc Ban đầu, sinh viên giới thiệu tổng quan Công ty TNHH MTV phần mềm Ngôi Sao Biển Đông cấu tổ chức, nhiệm vụ công ty chức phòng kỹ thuật Sau hướng dẫn, giúp đỡ anh chị kỹ sư với góp ý giáo viên hướng dẫn trường Đại học Dầu khí Việt Nam, sinh viên xác định đề tài nghiên cứu Tên đề tài: Khớp lịch sử tự động phần mềm tNavigator  Phương pháp thực Trong suốt thời gian thực tập, sinh viên chủ yếu nghiên cứu tài liệu mô vỉa khớp lịch sử tự động Tiếp theo nghiên cứu thuật toán module khớp lịch sử tự động phần mềm tNavigator (Assisted History Matching – AHM) nhằm tìm cách thức tiết kiệm thời gian cho công việc khớp lịch sử Cuối sinh viên áp dụng thuật toán nghiên cứu tiến hành chạy khớp lịch sử data demo đánh giá độ tin cậy mô hình khớp lịch sử Báo cáo thực tập tốt nghiệp NỘI DUNG BÁO CÁO CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KHỚP LỊCH SỬ 1.1 Khớp lịch sử gì? Mục đích nghiên cứu mơ hình số dự đốn đặc tính vỉa chứa chi tiết xác so với ngoại suy kỹ thuật đơn giản Nó trực quan, thấy mơ hình để ứng xử giống vỉa chứa, phải xây dựng tương tự vỉa Sự khác biệt đáng kể liệu xác định vỉa chứa mơ hình số giá trị thực tế thơng số điều chỉnh đặc tính vỉa chứa gây sai số tương ứng q trình mơ Thật không may, biết đầy đủ vỉa chứa để phát triển mô hình xác chấp nhận mà khơng cần kiểm tra cách thay đổi đặc tính nó vượt qua phép thử Phương pháp hữu ích thường cách để kiểm tra mơ hình mơ đặc tính q khứ vỉa chứa đem so sánh mô với liệu lịch sử thực tế Mơ hình hóa đặc tính khứ xác định điểm yếu liệu, đề xuất sửa đổi cần thiết để cải thiện mơ hình chứng minh chất lượng mô vỉa chứa cuối chấp nhận Nếu thay đổi thực mơ hình để buộc mơ đặc tính lịch sử phù hợp với mơ tả tồn diện hợp lý vỉa chứa, trình kết hợp lịch sử kỹ thuật đặc biệt hữu ích mạnh mẽ Khớp lịch sử tốn nhiều thời gian, tốn khó khăn đặc tính vỉa chứa phức tạp với nhiều tương tác mà tổng thể khó xác định Để làm cho quy trình quản lý được, nên tách thành số bước cụ thể, riêng lẻ Mặc dù khơng có cách để khớp lịch sử áp dụng rộng rãi, có vài kỹ thuật cho trình khớp 1.2 Mục tiêu khớp đặc tính vỉa chứa Rõ ràng từ nhận xét giới thiệu mục tiêu khớp lịch sử để kiểm tra cải tiến mơ hình vỉa Ngồi có mục tiêu phụ, số trở nên rõ ràng q trình khớp lịch sử Ví dụ, khớp lịch sử góp phần hiểu rõ đặc tính Báo cáo thực tập tốt nghiệp vỉa chứa, bao gồm phân bố chất lưu dịch chuyển chất lưu để xác minh xác định chế suy giảm Nó cho phép đưa mơ tả vỉa chứa, bao gồm dầu khí đốt chỗ, khu vực vỉa chứa nơi liệu, cung cấp chi tiết cần thiết cho kế hoạch phát triển mỏ thiết lập mục tiêu thu thập liệu Đôi khi, khớp lịch sử dẫn đến việc phát vấn đề vận hành, rò rỉ ống, rò rỉ chất lưu vào giếng khoan, v.v Ngoài ra, mơ hình có độ tin cậy cao công cụ giám sát vỉa chứa tuyệt vời 1.3 Các thông số cần khớp Dữ liệu phân tích mẫu lõi liệu logging xác định độ rỗng phân bố chất lưu ban đầu liệu có đủ số lượng chất lượng Dữ liệu độ thấm thường hạn chế, theo chiều ngang theo chiều dọc để mơ vỉa chứa cách đầy đủ Phân tích ứng xử tạm thời giếng cụ thể (một hình thức khớp lịch sử) kỹ thuật chuẩn để xác định độ thấm vùng xung quanh giếng Dữ liệu tầng nước đáy luôn thưa thớt thường xuyên phải sử dụng liệu khai thác thực tế để xác định quy mô tầng nước đáy, khả dẫn truyền mức độ phủ nước Trong báo cáo tác giả lựa chọn khớp thông số: lưu lượng khai thác dầu, lưu lượng nước độ ngập nước giếng khai thác 1.4 Các bước trình khớp lịch sử Hiện có nhiều phương pháp thực khớp lịch sử, phương pháp bao gồm nhiều bước khác Tuy nhiên nhìn chung bước thực trình khớp lịch sử bao gồm: Xác lập mục tiêu trình khớp lịch sử Xác định phương pháp sử dụng để khớp lịch sử Phương pháp thường định mục tiêu khớp lịch sử, nguồn lực công ty, giới hạn thời gian cho phép, liệu có sẵn Báo cáo thực tập tốt nghiệp Xác định liệu khai thác thực tế cần khớp tiêu chuẩn để xem khớp thành công hay chưa Những tiêu chí định lượng liệu khai thác thực tế độ tin cậy liệu, mục tiêu mô vỉa Xác định thông số vỉa hiệu chỉnh suốt q trình khớp lịch sử khoảng giá trị hợp lý cho thông số Các thông số chọn nên thơng số có giá trị khơng chắn hiểu biết vỉa chưa đầy đủ, thơng số phải có ảnh hưởng rõ rệt đến quy trình khai thác Bước xử lý yêu cầu hợp tác kỹ sư công nghệ mỏ, địa chất, đội ngũ làm việc trực tiếp mỏ Mô khớp lịch sử với liệu tốt sẵn có Đánh giá xem mơ hình có đạt u cầu hay khơng Nếu chưa đạt yêu cầu phải tiến hành lại bước Tiếp tục thực bước 5, đạt tiêu chuẩn mô tả bước Báo cáo thực tập tốt nghiệp CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT KHỚP LỊCH SỬ TỰ ĐỘNG 2.1 Hàm mục tiêu (Objective function – OF) Hàm mục tiêu (OF) thước đo độ chênh lệch liệu thực tế giá trị tính tốn mơ vài tham số (áp suất, lưu lượng dầu, nước…) Hàm mục tiêu tiêu chí quan trọng để lựa chọn mơ hình khớp lịch sử sát so với liệu thực tế Ví dụ: tổng độ chênh lệch lưu lượng dầu, áp suất độ ngập nước Nếu mơ hình khớp lịch sử lựa chọn dựa tham số, ví dụ lưu lượng dầu, có khả khơng khớp tham số khác, áp suất độ ngập nước Do giá trị hàm mục tiêu tiêu chí quan trọng để lựa chọn mơ hình khớp lịch sử phù hợp Các thuật toán phần mềm tNavigator có mục đích để làm giảm hàm mục tiêu, tức giảm sai số giá trị tính tốn giá trị lịch sử Cơng thức tính hàm mục tiêu: 𝑁 𝑂𝐹 = ∑ 𝑊𝑜𝑏𝑗(∑ 𝑊𝑝(∑ 𝐿 ∗ 𝑆)) 𝑜𝑏𝑗 𝑝 𝑛=𝑘 Trong đó: obj giếng nhóm giếng Wobj trọng số giếng nhóm giếng p tham số, ví dụ: lưu lượng dầu, nước, áp suất… Wp trọng số tham số n bước thời gian (n=1,2,…,N) L độ dài bước thời gian (time step) S độ lệch Có hai loại độ lệch:  Độ lệch tuyệt đối:  Độ lệch tương đối: 𝑆=( 𝑣𝑎𝑙𝑢𝑒(𝐻)−𝑣𝑎𝑙𝑢𝑒(𝐶) ) 𝑔 𝑣𝑎𝑙𝑢𝑒(𝐻)−𝑣𝑎𝑙𝑢𝑒(𝐶) 𝑆=( 𝑔.𝑣𝑎𝑙𝑢𝑒(𝐻) ) Báo cáo thực tập tốt nghiệp Hàm mục tiêu lựa chọn bao gồm tham số: lưu lượng dầu lưu lượng nước, tính tốn từ bước bước cuối mô Mục đích để giảm tối đa sai số hai tham số so với thực tế Hình 13: Các tham số để tính hàm mục tiêu Trường hợp hàm mục tiêu tính sau: 52 52 0 𝐹𝑂𝑃𝑅 − 𝐹𝑂𝑃𝑅𝐻 𝐹𝑊𝑃𝑅 − 𝐹𝑊𝑃𝑅𝐻 ) + ∑( ) 𝑂𝐹 = ∑ ( ∗ 𝐹𝑂𝑃𝑅𝐻 ∗ 𝐹𝑊𝑃𝑅𝐻 Trong đó: FOPR – lưu lượng khai thác dầu mô FOPRH – lưu lượng khai thác dầu thực tế FWPR – lưu lượng nước mô FWPRH – lưu lượng nước thực tế 3.3 Phân tích độ nhạy (sensitivity analysis) Sau tiến hành thí nghiệm Tornado với khoảng giá trị trên, tác giả thu kết phân tích sau: 19 Báo cáo thực tập tốt nghiệp (Một số graph unmatched) Bằng lý thuyết kinh nghiệm tornado chart, tác giả nhận thấy khoảng biến thiên biến số chưa phù hợp có chênh lệch lớn ảnh hưởng biến số hàm mục tiêu Vì phải thay đổi khoảng biến thiên biến số Sau hiệu chỉnh khoảng biến thiên biến số, tornado chart trở nên cân hơn, lúc sử dụng khoảng giá trị biến số để tiến hành thí nghiệm Hình 14: Khoảng giá trị biến thay đổi 20 Báo cáo thực tập tốt nghiệp Hình 15: Tornado chart cân 3.4 Chạy thí nghiệm khơng chắn (uncertainty analysis) Sau dùng thí nghiệm phân tích độ nhạy, tác giả thu khoảng giá trị tin cậy biến số Tiến hành chạy thí nghiệm Latin hypercube để lựa chọn số mơ hình có giá trị hàm mục tiêu nhỏ sau tiến hành thuật tốn tối ưu hóa Kết thí nghiệm Latin hypercube cho thấy số mơ A003/e14_v00000, A003/e14_v00017, A003/e14_v00015 có giá trị hàm mục tiêu 21 Báo cáo thực tập tốt nghiệp nhỏ, tiếp tục khởi tạo thuật tốn tối ưu hóa cho mơ hình để tìm miền hội tụ biến số tìm mơ hình khớp lịch sử tối ưu Hình 16: Kết sau chạy thí nghiệm uncertainty Sau chạy xong thí nghiệm uncertainty, kết cho thấy khoảng giá trị biến số đáng tin cậy, có mơ hình khớp với liệu lịch sử 3.5 Chạy thuật tốn tối ưu hóa Trong phạm vi báo cáo, tác giả sử dụng thuật toán Particle Swarm Optimization (PSO) để tiến hành tối ưu hóa Sau lựa chọn giá trị hội tụ biến số tiến hành khớp lịch sử tay để kiểm tra kết 22 Báo cáo thực tập tốt nghiệp Kết sau chạy thuật toán PSO thể hình bên dưới: Hình 17: Sự hội tụ biến số 23 Báo cáo thực tập tốt nghiệp 3.6 Phân tích kết khớp lịch sử Sau hồn thành bước chạy thuật tốn PSO, giá trị biến số hội tụ giá trị định, giá trị giá trị để khớp lịch sử xác Có thể sử dụng phương pháp khớp lịch sử tay để kiểm tra lại giá trị Sự hội tụ xảy giá trị chênh lệch value(C) – value(H) Điều chứng tỏ mơ hình khớp lịch sử tối ưu hóa, khơng thể khớp với thông số vỉa, chất lưu, tầng nước đáy…đã cho Hình 18: Sự hội tụ lượng chênh lệch dầu, chênh lệch nước 24 Báo cáo thực tập tốt nghiệp Hình 19: Kết khớp lịch sử tính tồn vỉa Hình thể thơng số khớp quy mơ tồn vỉa Các thơng số theo thứ tự hình bao gồm: lưu lượng dầu, lưu lượng nước, lưu lượng dầu tích lũy, lưu lượng nước tích lũy, độ ngập nước Tương tự kết khớp cho giếng: Hình 20: Kết khớp lịch sử giếng PRO-1 25 Báo cáo thực tập tốt nghiệp Hình 21: Kết khớp lịch sử giếng PRO-4 Hình 22: Kết khớp lịch sử giếng PRO-5 26 Báo cáo thực tập tốt nghiệp Hình 23: Kết khớp lịch sử giếng PRO-11 Hình 24: Kết khớp lịch sử giếng PRO-12 27 Báo cáo thực tập tốt nghiệp Hình 25: Kết khớp lịch sử giếng PRO-15 Hình 26: Kết khớp lịch sử giếng PRO-20 Kết khớp lịch sử toàn vỉa giếng riêng biệt thể hình bên Có vài thơng số chưa khớp hoàn toàn tổng sản lượng dầu giếng PRO-4 PRO-20, độ ngập nước tổng lượng nước thu giếng PRO-15 Tuy nhiên chiếu theo thang đo giá trị chênh lệch lưu lượng nước giếng PRO-15 không đáng kể, chênh lệch cao 1.2 Sm3/ngày 28 Báo cáo thực tập tốt nghiệp Nguyên nhân làm cho tổng sản lượng dầu giếng PRO-4 PRO-20 chưa khớp tác giả không hiệu chỉnh ảnh hưởng tầng nước đáy Tầng nước đáy có quy mơ nhỏ so với tồn vỉa chứa vị trí phân bố nên có ảnh hưởng mạnh đến giếng PRO-4 PRO-20 thuộc khu vực FIPNUM = 29 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Tiến hành khớp lịch sử demo data, tác giả nhận thấy thí nghiệm thuật tốn phần mềm tNavigator hữu ích tiết kiệm thời gian cho việc khớp lịch sử, cơng việc đòi hỏi nhiều thời gian kiên nhẫn Tuy nhiên báo cáo tồn số hạn chế: - Phần cứng (hardware) máy tính phải có dung lượng lớn, CPU phải xử lý mạnh có đến hàng trăm mơ hình chạy bắt đầu thuật tốn Máy tính cá nhân tác giả xử lý liệu thực tế mỏ dầu khí thời gian ngắn Vì lý tác giả chọn demo data để tiến hành khớp lịch sử - Chưa có quyền phần mềm tNavigator 17.4, tác giả sử dụng đơn vị thực tập Tuy nhiên thời gian thực tập đơn vị EastSea Star Software kết thúc, tác giả tiếp tục sử dụng tNavigator phục vụ cho đồ án tốt nghiệp - Demo data thiếu thông số thực địa áp suất đáy giếng, GOR, lưu lượng khí, nên chưa thể khớp cách đầy đủ - Chưa có kinh nghiệm điều chỉnh thông số tầng nước đáy Đây lý làm cho lưu lượng nước độ ngập nước giếng PRO-4 PRO-20 chưa khớp với độ xác cao 30 DANH SÁCH HÌNH VẼ Hình 1: Đánh giá kết sensitivity analysis Hình 2: Thí nghiệm Latin hypercube Hình 3: Thí nghiệm Latin hypercube 02 biến số, 100 mơ hình khởi tạo .9 Hình 4: Thuật tốn Particle Swarm Optimization 11 Hình 5: Quá trình chọn lọc tự nhiên giới sinh vật .12 Hình 6: Đối tượng nghiên cứu .15 Hình 7: Độ nhớt dầu vỉa hệ số thể tích thành hệ dầu 15 Hình 8: Đơ thấm tương đối dầu – nước 16 Hình 9: Phân bố độ rỗng ban đầu 16 Hình 10: Phân bố độ thấm ban đầu .17 Hình 11: Tầng nước đáy mơ hình vỉa 18 Hình 12: Biến số khoảng giá trị 18 Hình 13: Các tham số để tính hàm mục tiêu 19 Hình 14: Khoảng giá trị biến thay đổi 20 Hình 15: Tornado chart cân 21 Hình 16: Kết sau chạy thí nghiệm uncertainty 22 Hình 17: Sự hội tụ biến số 23 Hình 18: Sự hội tụ lượng chênh lệch dầu, chênh lệch nước 24 Hình 19: Kết khớp lịch sử tính tồn vỉa .25 Hình 20: Kết khớp lịch sử giếng PRO-1 .25 Hình 21: Kết khớp lịch sử giếng PRO-4 .26 Hình 22: Kết khớp lịch sử giếng PRO-5 .26 Hình 23: Kết khớp lịch sử giếng PRO-11 .27 Hình 24: Kết khớp lịch sử giếng PRO-12 .27 31 Hình 25: Kết khớp lịch sử giếng PRO-15 .28 Hình 26: Kết khớp lịch sử giếng PRO-20 .28 32 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tarek Ahmed, Reservoir Engineering Handbook, 2000 Corey A T., The Interrelation between Gas and Oil Relative Permeabilities, Prod Mon., pp 19, 38, 1954 Rock Flow Dynamics, tNavigator Assisted History Matching User Guide, 2017 M.Shams, Reservoir Simulation Assisted History Matching: From Theory to Design, Amal Petroleum Company, 2016 M Cancelliere, F Verga and D Viberti, Benefits and Limitations of Assisted History Matching, Politecnico di Torino, 2011 33 ... hình khớp lịch sử 2.5 Khối thuật toán khớp lịch sử tự động phần mềm tNavigator 12 Báo cáo thực tập tốt nghiệp 13 Báo cáo thực tập tốt nghiệp CHƯƠNG 3: ÁP DỤNG KHỐI THUẬT TOÁN KHỚP LỊCH SỬ TỰ ĐỘNG... nghiên cứu Tên đề tài: Khớp lịch sử tự động phần mềm tNavigator  Phương pháp thực Trong suốt thời gian thực tập, sinh viên chủ yếu nghiên cứu tài liệu mô vỉa khớp lịch sử tự động Tiếp theo nghiên... chung bước thực trình khớp lịch sử bao gồm: Xác lập mục tiêu trình khớp lịch sử Xác định phương pháp sử dụng để khớp lịch sử Phương pháp thường định mục tiêu khớp lịch sử, nguồn lực công ty,