title: Simulation of fractured wells

title: Προσομοίωση φρεατίων υδραυλικής διάρρηξης
Creators: name: Δημοπουλου Νικολετα
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2019

description: Since the world is in constant need of energy sources and even if the renewable
source energy plays and will play a key role in the increasing energy demands, the world will continue to be insufficient in sustainable energy. Thus unconventional reservoirs (tight/shale gas, tight oil, oil sands) will play an important part in satisfying the ever-increasing future energy demands, a fact that has drawn the attention of the petroleum industry. The declining oil and gas supply from conventional reservoirs combined with the drastic increase in unconventional oil and gas contribution has led us to the conclusion that unconventionals will hold a leading role in the global energy mix in the future. The difficult part is estimating the reserves and predicting future oil or gas well production of these types of reservoirs. An easy and relatively quick way
of evaluating a well performance based on past production history data is the decline curve analysis. But when it is implemented in tight or shale reservoirs, the outcome might be unacceptable and unsatisfying probably due probably to ultra-low permeabilities and heterogeneities of the reservoir. All of the aforementioned led to the development of this thesis.
In the first part some of the basic features of gas and oil shales and tight-gas sands reservoirs are presented, simultaneously with the assertive recovery solutions. Then a Capacitance-Resistance Model is used that was proposed firstly by Shahamat (2014) in order to show the equivalence between electrical and petroleum engineering. The continuous succession of pseudo-steady states is introduced to entitle the application of depletion equations through a step-by-step process to analyze the behavior of the reservoir during transient and boundary dominated flow.
In the second part, the produced CRM model is compared with an analytical solution in order to verify the results and examine the reliability of the model which was proposed, for forecasting production rates during transient flow and BDF. Then both of these solutions are compared with results of two different reservoir numerical simulators, ECLIPSE 100 and IMEX-CMG. The conclusions that were made from this study are presented in the last section.
description: Σκοπός αυτής της διπλωματικής ήταν να διαμορφώσει απλές και εύκολες μεθόδους για την πρόβλεψη της μελλοντικής απόδοσης των μη συμβατικών ταμιευτήρων (σφιχτά και σχιστολιθικά) με γραμμική γεωμετρία ροής και εκτεταμένη παροδική ροή. Έτσι, προτάθηκε η μέθοδος CRM, προκειμένου να αξιολογηθεί γρήγορα κι εύκολα η απόδοση των ταμιευτήρων. Πιο συγκεκριμένα, περιγράφεται μια αναλογία μεταξύ της ηλεκτρικής και της πετρελαϊκής μηχανικής και εισάγονται δύο όροι (χωρητικότητα και αντίσταση). Η διαδικασία περιλαμβάνει έναν απλό συνδυασμό εξισώσεων αρχής διατήρησης της μάζας, της ερευνηθείσας απόστασης και της επικρατούσας ροής, χρησιμοποιώντας την έννοια της συνεχούς διαδοχής των ψευδο-σταθερών καταστάσεων. Ακολούθως συζητείται το βασικό μοντέλο, το οποίο αποτελείται από έναν ορθογώνιο ομοιογενή ταμιευτήρα με ένα φρέαρ τοποθετημένο στο κέντρο του και μία υδραυλική ρωγμάτωση να το διασχίζει, μέχρι τα όρια του ταμιευτήρα. Αυτή η διαδικασία χρησιμοποιείται κατά τη διάρκεια της παροδικής και οριοθετημένης ροής των ταμιευτήρων, όταν χρησιμοποιείται η εξίσωση της ερευνηθείσας απόστασης.
Η μέθοδος αντίστασης - χωρητικότητας (CRM) είναι παρόμοια με τις εμπειρικές μεθόδους, διότι και οι δύο χρησιμοποιούν ελάχιστα δεδομένα σε σύγκριση με τις αναλυτικές μεθόδους και αυτό το χαρακτηριστικό  τις καθιστά τόσο επιθυμητές. Παρόλο που οι εμπειρικές μέθοδοι δεν έχουν φυσική βάση, η μέθοδος CRM χρησιμοποιεί την εξίσωση της αρχής διατήρησης της μάζας, ακριβώς όπως κάνουν οι αναλυτικές μέθοδοι. Ως εκ τούτου, οι κλασσικές έννοιες χρησιμοποιούνται για να επιδείξουν μια γρήγορη, εύκολη και φθηνή μέθοδο. Με αυτό τον τρόπο η CRM έχει μια φυσική βάση σε σύγκριση με τις εμπειρικές λύσεις και οι παράμετροί της έχουν φυσικό νόημα. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα, η αυτή νέα μεθοδολογία να μπορεί να τοποθετηθεί ανάμεσα στις αναλυτικές και τις εμπειρικές μεθόδους, αξιοποιώντας τα πλεονεκτήματα της καθεμιάς.
Μετά την ολοκλήρωση της διαδικασίας ανάπτυξης αυτού του νέου μοντέλου, τα αποτελέσματά του συγκρίθηκαν με τις αναλυτικά λύσεις. Οι τελευταίες χρησιμοποιήθηκαν για την επαλήθευση των αποτελεσμάτων, όπως αυτά προέκυψαν από τη CRM για δεξαμενές υγρών που παράγουν υπό σταθερή παροχή και σταθερή πίεση. Αυτές οι λύσεις χρησιμοποίησαν την αδιάστατη εξίσωση της διάχυσης και συγκεκριμένες διαφορετικές αρχικές και οριακές συνθήκες για έναν ταμιευτήρα συγκεκριμένων διαστάσεων προκειμένου να αποκτήσουν αναλυτικά τις λύσεις και να τις εκφράσουν σε πραγματικό χρόνο. Εφόσον οι αναλυτικές λύσεις είναι έγκυρες καθ’ όλη τη διάρκεια της παραγωγής, ως εκ τούτου μπορούν να χρησιμοποιηθούν τόσο για την μεταβατική όσο και για τη ροή που επικρατεί στο όριο του ταμιευτήρα (BDF).
Τέλος, τα ληφθέντα CRM και τα αναλυτικά αποτελέσματα συγκρίθηκαν με τα αποτελέσματα γνωστών αριθμητικών προσομοιωτών (ECLIPSE και IMEX), αλλά για ταμιευτήρες υγρών με ποικίλες ιδιότητες κατά τη διάρκεια τόσο των παροδικών όσο και των BDF ροών. Παρόλο που όλα τα μοντέλα φαίνεται να είναι γενικά σε καλή συμφωνία μεταξύ τους, οι λύσεις όπως προέκυψαν από το  ECLIPSE και το IMEX φαίνεται να είναι πιο κοντά, ενώ το μοντέλο CRM και το αναλυτικό μοντέλο είναι σε μεγαλύτερη συμφωνία μεταξύ τους παρά με τις αριθμητικές λύσεις προσομοίωσης. Λαμβάνοντας υπόψη όλα τα προαναφερθέντα, το CRM μπορεί να παρέχει γρήγορα και οικονομικά, εύλογα και αξιόπιστα αποτελέσματα της απόδοσης των ταμιευτήρων και μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως αξιόπιστο εργαλείο στις προβλέψεις ανάκτησης υδρογονανθράκων.