Made available in DSpace on 2014-06-12T17:40:34Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo6226_1.pdf: 5745752 bytes, checksum: f4fa960d092d503523c378502878221f (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2011 / A atividade de Engenharia de Petróleo se vê cotidianamente envolvida numa série de problemas de otimização em variados contextos. Em todas as etapas da cadeia de trabalho da indústria de óleo e gás é possível dedicar-se a problemas que necessitam de otimização, em maior ou menor escala, com maior ou menor complexidade. Dentro da Engenharia de Reservatório, há um grande interesse ligado à Otimização Dinâmica das Vazões de Produção e Injeção dos poços, considerando restrições das vazões totais da plataforma. Esse problema tem sido muito menos abordado do que outros temas correlatos, como otimização da locação de poços ou das instalações de superfície. Foram estudados algoritmos sem uso da informação das derivadas da função objetivo ou restrições com a aplicação de modelos completos de simulação numérica de reservatórios, intensivos em computação, na busca de respostas quantitativas que levem em consideração todos os fenômenos importantes para o escoamento. Os algoritmos utilizados foram o de Nelder-Mead (Simplex), o de Busca Direta em Padrões (Pattern Search), o Derivative Free Optimization de Conn et al e o Algoritmo Genético. Os estudos foram aplicados a dois casos de características distintas. O primeiro caso apresenta características bem simples e de fácil controle. O outro caso de aplicação é um modelo sintético com propriedades bem realistas com a presença de canais de alta permeabilidade em meio a regiões de baixa transmissibilidade. Os resultados demonstram a relevância desse problema, com ganhos de até 22% no valor presente líquido (VPL) da solução melhorada em relação a algumas práticas em uso para o gerenciamento dos campos. Entretanto, o custo computacional para isso é bastante elevado. Foi observada a homogeneização da frente de avanço da saturação de água nas melhores soluções encontradas, condizendo com indicações teóricas a esse respeito. O algoritmo de melhor desempenho foi o Derivative Free Optimization, que obteve resultados expressivos na função objetivo com um número de simulações bastante inferior aos demais

Made available in DSpace on 2018-08-01T22:57:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_10087_Dissertação Final de Mestrado - Társis Baia Fortunato PDF.20180423-141053.pdf: 2621561 bytes, checksum: 7c512f8e1eafe2e7278d5463307a03e0 (MD5) Previous issue date: 2018-02-20 / A energia é um dos bens mais necessários da humanidade, e essa necessidade continua altamente depende da produção de petróleo e gás. Deste modo, os Sistemas de Produção de Petróleo (SPP) necessitam de avanços continuamente. Atualmente, duas técnicas que compõem as principais tendências da indústria de petróleo e contribuem para o avanço do SPP são o controle preditivo baseado em modelo do inglês Model Predictive Control (MPC) e as técnicas de estimação de estados. Os SPP possuem características de não linearidades que são vistas, em consequência, também nos modelos matemáticos que reproduzem seus comportamentos. Entretanto, o MPC é uma técnica madura somente para modelos lineares, e sua aplicação em processos não lineares é condicionada a hipóteses simplificadoras. A sua variante Non-Linear Model Predictive Control (NMPC), que utiliza modelos não lineares, tem sido indicada para utilização no controle de SPP, pois, não assume hipóteses simplificadoras. Os desafios do NMPC se encontram na resolução do problema de otimização baseada em modelo que integra sua metodologia e também no tratamento de incertezas. Sendo assim, tem sido comum associar NMPC com estimação de estados. Contudo, mesmo havendo várias técnicas de estimação disponíveis são poucas que lidam bem com o caráter não linear do modelo. Deste modo, esta dissertação propõe uma metodologia de controle de um sistema de produção de petróleo considerando a etapa de recuperação secundária waterflooding com um NMPC associado à estimação de estados. Ao desafio na etapa de otimização, é aplicada uma metodologia que reformula o problema de otimização como um problema de filtragem e o ótimo é estimado com o Filtro Partículas (PF), que nesta tarefa é renomeado para Particle Filter Optimization (PFO). Ao processo estimação de estados, é aplicado também um Filtro de Partículas que não faz nenhuma hipótese simplificadora em relação às incertezas não-Gaussianas. As simulações necessárias durante a aplicação das duas técnicas foram obtidas com o modelo que descreve o escoamento imiscível bifásico óleo-água e com o método Volumes Finitos na sua variante Two Point Flux Approximation. Os resultados mostraram que o PFO manteve a produção no set point e que a estimação de estados com PF foi satisfatória, pois, os resultados de monitoramento não apresentaram degeneração nem empobrecimento na reamostragem do PF. Os resultados a respeito do tratamento da incerteza demostraram que o PF foi capaz de reduzir a incerteza na saturação estimada.

Made available in DSpace on 2014-06-12T17:41:49Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo6597_1.pdf: 5745752 bytes, checksum: f4fa960d092d503523c378502878221f (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2006 / A atividade de Engenharia de Petróleo se vê cotidianamente envolvida numa série de problemas de otimização em variados contextos. Em todas as etapas da cadeia de trabalho da indústria de óleo e gás é possível dedicar-se a problemas que necessitam de otimização, em maior ou menor escala, com maior ou menor complexidade. Dentro da Engenharia de Reservatório, há um grande interesse ligado à Otimização Dinâmica das Vazões de Produção e Injeção dos poços, considerando restrições das vazões totais da plataforma. Esse problema tem sido muito menos abordado do que outros temas correlatos, como otimização da locação de poços ou das instalações de superfície. Foram estudados algoritmos sem uso da informação das derivadas da função objetivo ou restrições com a aplicação de modelos completos de simulação numérica de reservatórios, intensivos em computação, na busca de respostas quantitativas que levem em consideração todos os fenômenos importantes para o escoamento. Os algoritmos utilizados foram o de Nelder-Mead (Simplex), o de Busca Direta em Padrões (Pattern Search), o Derivative Free Optimization de Conn et al e o Algoritmo Genético. Os estudos foram aplicados a dois casos de características distintas. O primeiro caso apresenta características bem simples e de fácil controle. O outro caso de aplicação é um modelo sintético com propriedades bem realistas com a presença de canais de alta permeabilidade em meio a regiões de baixa transmissibilidade. Os resultados demonstram a relevância desse problema, com ganhos de até 22% no valor presente líquido (VPL) da solução melhorada em relação a algumas práticas em uso para o gerenciamento dos campos. Entretanto, o custo computacional para isso é bastante elevado. Foi observada a homogeneização da frente de avanço da saturação de água nas melhores soluções encontradas, condizendo com indicações teóricas a esse respeito. O algoritmo de melhor desempenho foi o Derivative Free Optimization, que obteve resultados expressivos na função objetivo com um número de simulações bastante inferior aos demais

Submitted by Eduarda Figueiredo (eduarda.ffigueiredo@ufpe.br) on 2015-03-05T13:39:20Z No. of bitstreams: 2 DISSERTACAO_Luciana_FINAL.pdf: 7188591 bytes, checksum: d5bb8b8cd570f958e48168ec46ff86cd (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-05T13:39:20Z (GMT). No. of bitstreams: 2 DISSERTACAO_Luciana_FINAL.pdf: 7188591 bytes, checksum: d5bb8b8cd570f958e48168ec46ff86cd (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2012-07-06 / ANP / O armazenamento geológico de dióxido de carbono representa uma das soluções mais interessantes para a redução das emissões de gases de efeito estufa, cujo aumento nas últimas décadas tem contribuído na alteração do clima global. Formações sedimentares confinadas em regiões profundas tais como reservatórios de petróleos depletados, têm representado um potencial para o armazenamento de carbono em larga escala, por apresentarem segurança e grande capacidade de estocagem e pela ampla ocorrência em escala global. Entretanto, a injeção em larga escala de fluidos reativos líquidos ou gasosos, assim como CO2, em reservatórios de petróleo pode induzir uma complexa interação de fluxo multi-fásico através dos processos de difusão, convecção, dissolução, precipitação além de outras reações químicas. Dependendo da composição e distribuição dos minerais das rochas, as interações rocha-fluido reativo podem ter um impacto significativo na estrutura da matriz porosa. Para o processo de injeção de CO2, estes fenômenos podem comprometer a segurança e a capacidade do armazenamento. A pesquisa aqui apresentada tem como finalidade analisar as interações geoquímicas observadas a partir da injeção de um fluido reativo em uma rocha carbonática sintética, bem como avaliar o efeito dessas interações nas propriedades petrofísicas (permeabilidade e porosidade) do meio poroso sintético. Neste contexto, foram realizados experimentos em laboratório utilizando rochas carbonáticas sintéticas para simular as condições de reservatório em presença de uma solução ácida injetada. Além disso, foi realizado um estudo prévio, através de modelagens numéricas, para verificar os impactos que a injeção do fluido reativo pode causar aos minerais do reservatório, como a dissolução dos minerais existentes e/ou a precipitação de novos minerais, e como essas reações geoquímicas podem afetar a permeabilidade e porosidade da rocha reservatório, utilizando os dados experimentais. Observou-se nos experimentos realizados um aumento de permeabilidade e porosidade nas rochas carbonáticas sintéticas, após a passagem da solução ácida. Esta alteração nas propriedades foi induzida pela formação de caminhos preferencias de fluxos, ou wormholes, devido a dissolução do mineral calcita presente nas rochas carbonáticas sintéticas. Além disso, os resultados numéricos demostraram que a formação dos wormholes foi motivada por áreas de maior concentração de mineral e por áreas de maior permeabilidade na face de injeção, o que resultou no avanço preferencial da dissolução nestes locais, assim como foi observado nos ensaios experimentais.

Made available in DSpace on 2010-04-20T20:14:57Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 1998-11-30T00:00:00Z / Trata da teoria de Opções Reais, enfatizando o setor de petróleo, devido às grandes possibilidades operacionais existentes neste. O objetivo principal do trabalho é mostrar que este tipo de metodologia é mais adequada do que o método tradicional de orçamento de capital (VPL) pois avalia o valor da flexibilidade existente na gestão das empresas.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work deals with the two-phase flow in heterogeneous porous media of fractal nature, where the fluids are considered immiscible. The porous media are modeled by the Kozeny-Carman Generalized (KCG) equation, a relationship between permeability and porosity obtained from a new power law. This equation proposed by us is able to generalize various models of the literature, and thus is of more general use. The numerical simulator developed here employs finite difference methods. Following the classic strategy called IMPES, the evolution in the time is based on an operators splitting technique. Thus, the pressure field is computed implicitly, whereas the saturation equation of wetting phase is solved explicitly in each time step. The optimization method called DFSANE is used to solve pressure equation. We emphasize that the DFSANE method has not been used before in the reservoir simulation context. Therefore, its use here is unprecedented. To minimize numerical diffusions, the saturation equation is discretized by an upwind-type scheme, commonly employed in numerical simulators for petroleum recovery, which is explicitly solved by the fourth order Runge-Kutta method. The simulation results are quite satisfatory. In fact, these results show that the KCG model is able to generate heterogeneous porous media, whose features enable to capture physical phenomena that are generally inaccessible to many simulators based on classical finite differences, as the so-called fingering phenomenon, which occurs when the mobility ratio (between the fluid phases) assumes adverse values. In all simulations presented here, we consider that the immiscible flow is two-dimensional. Thus, the porous medium is characterized by permeability and porosity fields defined in two-dimensional Euclidean regions. However, the theory discussed in this work does not impose restrictions for the their application to three-dimensional problems. / O presente trabalho trata do escoamento bifásico em meios porosos heterogêneos de natureza fractal, onde os fluidos são considerados imiscíveis. Os meios porosos são modelados pela equação de Kozeny-Carman Generalizada (KCG), a qual relaciona a porosidade com a permeabilidade do meio através de uma nova lei de potência. Esta equação proposta por nós é capaz de generalizar diferentes modelos existentes na literatura e, portanto, é de uso mais geral. O simulador numérico desenvolvido aqui emprega métodos de diferenças finitas. A evolução temporal é baseada em um esquema de separação de operadores que segue a estratégia clássica chamada de IMPES. Assim, o campo de pressão é calculado implicitamente, enquanto que a equação da saturação da fase molhante é resolvida explicitamente em cada nível de tempo. O método de otimização denominado de DFSANE é utilizado para resolver a equação da pressão. Enfatizamos que o DFSANE nunca foi usado antes no contexto de simulação de reservatórios. Portanto, o seu uso aqui é sem precedentes. Para minimizar difusões numéricas, a equação da saturação é discretizada por um esquema do tipo "upwind", comumente empregado em simuladores numéricos para a recuperação de petróleo, o qual é resolvido explicitamente pelo método Runge-Kutta de quarta ordem. Os resultados das simulações são bastante satisfatórios. De fato, tais resultados mostram que o modelo KCG é capaz de gerar meios porosos heterogêneos, cujas características permitem a captura de fenômenos físicos que, geralmente, são de difícil acesso para muitos simuladores em diferenças finitas clássicas, como o chamado fenômeno de dedilhamento, que ocorre quando a razão de mobilidade (entre as fases fluidas) assume valores adversos. Em todas as simulações apresentadas aqui, consideramos que o problema imiscível é bidimensional, sendo, portanto, o meio poroso caracterizado por campos de permeabilidade e de porosidade definidos em regiões Euclideanas. No entanto, a teoria abordada neste trabalho não impõe restrições para sua aplicação aos problemas tridimensionais.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work deals with the two-phase flow in heterogeneous porous media of fractal nature, where the fluids are considered immiscible. The porous media are modeled by the Kozeny-Carman Generalized (KCG) equation, a relationship between permeability and porosity obtained from a new power law. This equation proposed by us is able to generalize various models of the literature, and thus is of more general use. The numerical simulator developed here employs finite difference methods. Following the classic strategy called IMPES, the evolution in the time is based on an operators splitting technique. Thus, the pressure field is computed implicitly, whereas the saturation equation of wetting phase is solved explicitly in each time step. The optimization method called DFSANE is used to solve pressure equation. We emphasize that the DFSANE method has not been used before in the reservoir simulation context. Therefore, its use here is unprecedented. To minimize numerical diffusions, the saturation equation is discretized by an upwind-type scheme, commonly employed in numerical simulators for petroleum recovery, which is explicitly solved by the fourth order Runge-Kutta method. The simulation results are quite satisfatory. In fact, these results show that the KCG model is able to generate heterogeneous porous media, whose features enable to capture physical phenomena that are generally inaccessible to many simulators based on classical finite differences, as the so-called fingering phenomenon, which occurs when the mobility ratio (between the fluid phases) assumes adverse values. In all simulations presented here, we consider that the immiscible flow is two-dimensional. Thus, the porous medium is characterized by permeability and porosity fields defined in two-dimensional Euclidean regions. However, the theory discussed in this work does not impose restrictions for the their application to three-dimensional problems. / O presente trabalho trata do escoamento bifásico em meios porosos heterogêneos de natureza fractal, onde os fluidos são considerados imiscíveis. Os meios porosos são modelados pela equação de Kozeny-Carman Generalizada (KCG), a qual relaciona a porosidade com a permeabilidade do meio através de uma nova lei de potência. Esta equação proposta por nós é capaz de generalizar diferentes modelos existentes na literatura e, portanto, é de uso mais geral. O simulador numérico desenvolvido aqui emprega métodos de diferenças finitas. A evolução temporal é baseada em um esquema de separação de operadores que segue a estratégia clássica chamada de IMPES. Assim, o campo de pressão é calculado implicitamente, enquanto que a equação da saturação da fase molhante é resolvida explicitamente em cada nível de tempo. O método de otimização denominado de DFSANE é utilizado para resolver a equação da pressão. Enfatizamos que o DFSANE nunca foi usado antes no contexto de simulação de reservatórios. Portanto, o seu uso aqui é sem precedentes. Para minimizar difusões numéricas, a equação da saturação é discretizada por um esquema do tipo "upwind", comumente empregado em simuladores numéricos para a recuperação de petróleo, o qual é resolvido explicitamente pelo método Runge-Kutta de quarta ordem. Os resultados das simulações são bastante satisfatórios. De fato, tais resultados mostram que o modelo KCG é capaz de gerar meios porosos heterogêneos, cujas características permitem a captura de fenômenos físicos que, geralmente, são de difícil acesso para muitos simuladores em diferenças finitas clássicas, como o chamado fenômeno de dedilhamento, que ocorre quando a razão de mobilidade (entre as fases fluidas) assume valores adversos. Em todas as simulações apresentadas aqui, consideramos que o problema imiscível é bidimensional, sendo, portanto, o meio poroso caracterizado por campos de permeabilidade e de porosidade definidos em regiões Euclideanas. No entanto, a teoria abordada neste trabalho não impõe restrições para sua aplicação aos problemas tridimensionais.

O objetivo desta pesquisa é avaliar o potencial de ocorrência de hidrocarbonetos utilizando uma abordagem simplificada para reservatórios de arenito com dados de dois campos petrolíferos. Inclui a modificação de equações tradicionais para os parâmetros relevantes objetivando ajudar a fornecer expressões alternativas para auxiliar na previsão das unidades de fluxo (hidráulicas) dos reservatórios, transmissibilidade e recuperação primária no Bloco de Petróleo de Ritchie e no Campo de Petróleo e Gás de Osland, ambos situados no Delta do Niger, Nigéria. Também envolve a estimativa dos volumes recuperáveis de hidrocarbonetos com os cortes d´água (Water Cut - Cw), o uso de correlações de tempo/profundidade corretas, análise de velocidade aprimorada para petrofísica e interpretações sísmicas envolvendo a recomendação dos pontos para localização de poços de desenvolvimento no Campo de Petróleo e Gás Osland. No geral, quatro equações tradicionais de permeabilidade (Tixier, Timur, Coates e Coates e Danio\'s) foram modificadas para a análise comparativa e previsão da transmissibilidade dos reservatórios selecionados para a recuperação primária de hidrocarbonetos. Da mesma forma, a equação da Schlumberger para as equações de cálculo do índice de fluido livre (Free Fluid Index - FFI), Tiab e Donaldson para o indicador de zona de fluxo (Flow Zone Indicator - FZI) e índice de qualidade do reservatório (Reservoir Quality Index - RQI) foram redefinidas e incorporadas para auxiliar nas avaliações da unidade de fluxo. Além disso, as equações da Schlumberger para a permeabilidade relativa de fluidos também foram modificadas e utilizadas para a predição da Cw associada. Os resultados indicam reservatórios com boas unidades de vazão e taxas de recuperação. Os volumes de Cw nos reservatórios avaliados estão dentro das taxas aceitáveis e permitiram, também, a identificação de outras profundidades prováveis e a recomendação de áreas de drenagem. A utlização de dados de perfilagem de poços em conjunto com os dados sísmicos (Well to Seismic tie - W-ST) ajudou a reduzir a dúvida sobre a espessora econômica (Pay Thickness - Pt) e a área de drenagem (Drainage Area - Ad). Modelos, em forma de simples equações e gráficos, foram sugeridos para a avaliação de reservatórios dentro de unidades de arenito. Com isso, o trabalho penoso no uso de equações tradicionais foi contornado. Desta forma, os erros computacionais que se somam quando se utliza uma série de equações antes das unidades de fluxo serem avaliadas foram evitados. Portanto, acredita-se que os métodos aqui adotados tenham minimizado o risco e a incerteza que acompanham as avaliações da unidade de fluxo, assim como as estimativas de volumes. Recomenda-se que um geólogo com experiência em geofísica ou mesmo um geofísico deve estar sempre envolvido em interpretações sísmicas e petrofísicas. Isso também contribuirá para a redução de riscos e incertezas. / The aim of this research is to evaluate the hydrocarbon potential using a simplified approach in the sandstone reservoirs of the fields within the two case studies. It includes the modification of some traditional equations for the relevant parameters to help provide alternative expressions to aid the prediction of the reservoirs flow (hydraulic) units, transmissibility and primary recovery in Ritchies Oil Block and Osland Oil and Gas Field. It also involves the estimation of the recoverable volumes of hydrocarbons with the associated water cuts (Cw), and the use of correct time/depth correlations and enhanced velocity analysis for petrophysics and seismic interpretations involving the recommendation of the points for siting developmental wells in Osland Oil and Gas Field. Overall, four traditional equations of permeability (Tixiers, Timurs, Coates and Coates and Denoos) were modified for the comparative analysis and prediction of the selected reservoirs transmissibility and primary hydrocarbon recovery. Similarly, the Schlumbergers equation for the free fluid index (FFI), the Tiab, and Donaldsons equations for Flow zone indicator (FZI) and reservoir quality index (RQI) were redefined and engaged to aid the flow units evaluations. In addition, the Schlumbergers equations for fluids relative permeability were also modified and engaged for the prediction of the associated Cw. The results indicate reservoirs with good flow units and rates of recoveries. The volumes of Cw in the evaluated reservoirs are within the acceptable rates and other probable depths and drainage areas were recommended. Well to seismic tie (W-ST) aided to reduce the doubt regarding pay thickness (Pt) and drainages area (Ad). Models, in form of equations and handy charts, were suggested for the evaluation of reservoirs within sandstone units. The drudgery in the use of tradition equations was bypassed. The computational errors that may come with the calculation of a range of equations before flow units are evaluated were avoided. The methods adopted herein are believed to have minimised risk and uncertainty that comes with the flow unit evaluations and volumes estimations. It is supported herein that a geologist upskilled in geophysics or a geophysicist unskilled in geology should always be engaged in seismic and petrophysical interpretations. This will also contribute to risk and uncertainty reduction.