Aplikasi Menggunakan Fuzzy Logic

SPE-175883-MS

Aplikasi Menggunakan Menggunakan Fuzzy Logic sebagai Teknik Kecerdasan Buatan pada Kriteria Screening dari Teknologi EOR Mohamed Nageh, Gpc; Mahmoud Abu El Ela, El Sayed El Tayeb, and Helmy Sayyouh, Cairo University

Copyright 2015, Society of Petroleum Engineers Paper ini dipersiapkan sebagai bahan presentasi pada SPE North Africa Technical Conference and Exhibition bertempat di Cairo, Egypt, 14  –16 September 2015. This paper was selected for presentation by an SPE program committee following review of information contained in an abstract submitted by the author(s). Contents of the paper have not been reviewed by the Society of Petroleum Engineers and are subject to correction by the author(s). The material does not necessarily reflect any position of the Society of Petroleum Engineers, its officers, or members. Electronic reproduction, distribution, or storage of any part of this paper without the written consent of the Society of Petroleum Engineers is prohibited. Permission to reproduce in print is restricted to an abstract of not more than 300 words; illustrations may not be copied. The abstract must contain conspicuous acknowledgment of SPE copyright.

Abstrak

Penyaringan kriteria panggung untuk aplikasi EOR berguna untuk banyak waduk calon sebelum deskripsi waduk mahal dan evaluasi ekonomi dilakukan. Makalah ini menyajikan aplikasi menggunakan logika fuzzy sebagai teknik kecerdasan buatan dalam kriteria penyaringan teknologi EOR. kriteria skrining EOR telah dikembangkan berdasarkan hasil lapangan. Database dari 347 proyek EOR sukses di seluruh dunia digunakan untuk melakukan analisis statistik yang mengakibatkan penentuan empat nilai kritis (minimum, maksimum, r1, r2) untuk setiap properti fluida dan batuan. Nilai yang telah ditentukan digunakan untuk mengidentifikasi berbagai cocok dari batuan dan sifat fluida dan kriteria penyaringan untuk setiap metode EOR. Selain itu, kisaran tersebut dapat menilai sifat dari bidang apapun yang diteliti dari 0 ke 1 (melalui fungsi keanggotaan fuzzy logic). Minimum dan nilai maksimum mewakili batas sukses cairan atau batuan properti untuk metode EOR yang diteliti; sementara r1 dan r2 nilai-nilai mewakili rentang dengan nilai maksimum (kondisi terbaik) untuk cairan atau sifat batuan. Tidak semua bidang setuju untuk proses EOR . praktek screening yang efektif harus digunakan untuk mengidentifikasi kandidat yang cocok . Pada alat skrining yang dikembangkan , ada 15 input mewakili EOR penyaringan kriteria batuan reservoir dan sifat fluida termasuk : API gravity , viskositas minyak , waduk mendalam , permeabilitas batuan , saturasi minyak , suhu waduk , air formasi salinitas , ketebalan membayar bersih , koefisien variasi permeabilitas ( mewakili indeks heterogenitas ) , jenis formasi , miscibility minimum tekanan , tekanan reservoir awal, tekanan reservoir saat ini , tekanan fraktur dan pilihan menunjukkan jika waduk adalah dip atau tidak .

Alat skrining yang dikembangkan ditandai dengan sebuah antarmuka mudah dan ramah dengan tambahan Pilihan membandingkan ke perangkat lunak atau ahli lainnya sistem yang ada . Alat yang diusulkan dapat digunakan untuk mendukung pengambilan keputusan selama fase pemilihan teknologi kritis . Penelitian tersebut adalah asli kontribusi untuk mencapai aplikasi EOR sukses .

Pengenalan

Perencanaan Peningkatan metode Oil Recovery merupakan masalah kompleks yang memerlukan pendekatan terpadu untuk solusinya . Meskipun EOR spesifik untuk waduk tertentu, tapi screening EOR dapat digunakan sebagai panduan atau langkah pertama dalam pelaksanaan proyek EOR baru . Prospek yang lulus screening ini calon teknik lebih lanjut dan studi ekonomi . Sebagian besar penelitian awal dalam pemilihan EOR yang untuk menetapkan kriteria penyaringan teknis masing-masing metode EOR ( El Batanony et al , 1987; . Sayyouh et . al , 1990 dan 1993 . ; Shokir et al ., 2002; Goda , et al . 2002; Lee et al . , 2011) . Berdasarkan laboratorium eksperimen dan pengalaman lapangan , r entang berlaku dari batuan reservoir dan sifat fluida yang disajikan dalam studi ini . Banyaknya proyek EOR ( yang telah digunakan di berbagai bidang minyak di seluruh dunia ) memiliki menyebabkan peningkatan pemahaman pemilihan dan penerapan metode pemulihan minyak tertentu , dan yang telah memastikan tingkat keberhasilan teknis dan ekonomis . Aladasani diusulkan pilihan EOR baru Kriteria setelah analisis mendalam tentang proyek EOR dilaporkan dari tahun 1998 sampai 2008 ( Aladasani dan Bai , 2010) . Kriteria ini didasarkan pada distribusi dataset , dengan mendeteksi rentang di mana mayoritas EOR proyek jatuh . Yang akan menyebabkan hasil yang lebih akurat dibandingkan dengan menggunakan nilai rata-rata dari waduk dan minyak sifat sebagai panduan dalam penyaringan EOR . Pekerjaan dalam makalah ini digunakan baru metodologi Aladasani untuk menghasilkan parameter fuzzy logic yang diperlukan untuk maju baru alat skrining.

Struktur Model

Model yang dikembangkan digunakan Fuzzy Logic (Fuzzy Inference System - FIS) sebagai Teknik Artificial Intelligence dalam screening EOR. FIS dari model yang dikembangkan terdiri dari tiga bagian utama seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1 (Input Section, Peraturan Editor B agian, dan Output Bagian).

Bagian pertama adalah bagian input. Pada alat skrining yang dikembangkan, ada 15 masukan yang mewakili kriteria penyaringan EOR dari batuan reservoir dan sifat fluida. masukan ini adalah: API gravitasi, viskositas minyak, kedalaman waduk, permeabilitas batuan, saturasi minyak, suhu waduk, pembentukan salinitas air, ketebalan membayar bersih, permeabilitas koefisien variasi (mewakili indeks hete rogenitas),  jenis formasi, tekanan miscibility minimum, tekanan reservoir awal, tekanan saat waduk, tekanan fraktur dan pilihan yang menunjukkan jika waduk adalah dip atau tidak. Setiap masukan diwakili oleh Fungsi Keanggotaan (MF) yang mencerminkan efeknya pada se tiap metode EOR. Setiap masukan bisa dievaluasi melalui fungsi keanggotaannya. Sebuah fungsi keanggotaan (terkait dengan himpunan fuzzy diberikan) memetakan nilai input untuk nilai keanggotaannya yang sesuai. bagian dalam sistem inferensi fuzzy ini memungkinkan pengguna untuk menilai masing-masing input dan output melalui fungsi keanggotaan dan itu adalah gagasan utama dalam pekerj aan ini. Melalui fungsi keanggotaan tersebut, masing-masing input dapat dinilai dari 0 ke 1 berdasarkan pada hubungan antara nilai yang tepat dari batu atau properti cairan dan nilai-nilai utama dari fungsi keanggotaan (kaki dan bahu fungsi keanggotaan). Ada berbagai jenis fungsi keanggotaan masing-masing jenis ini ditandai dengan bentuk dan parameternya. Empat jenis MF yang digunakan dalam alat skrining baru dikembangkan; Trimf, Trapmf, Smf, dan Zmf. Trimf mengacu berbentuk segitiga MF. Gambar 2 menunjukkan bentuk khas dari Trimf. Dalam karya ini MF ini digunakan dalam input dengan hanya satu nilai optimum. Input? Jenis Pembentukan? dan? Permeabilitas Variasi? adalah contoh dari MF ini. MF ini digunakan juga untuk input yang nilai-nilainya diambil dari literatur (Aladasani dan Bai, 2010; Taber, Martin dan Seright, 1997), sebagai nilai-nilai dari input ini adalah: nilai minimum, nilai maksimum dan satu nilai rata-rata. Trapmf mengacu trapesium berbentuk MF. Gambar 3 menunjukkan bentuk khas dari Trapmf. Ini adalah MF yang paling umum dalam pekerjaan ini. Parameter? A? dan? d? cari? kaki? dari trapesium dengan sedikit wisatawan. Parameter? B? dan? c? cari? bahu? dengan nilai maksimum; mereka mewakili rentang di mana jumlah maksimum proyek EOR telah diterapkan (kondisi terbaik). Input API, viskositas, kedalaman, permeabilitas, saturasi minyak dan suhu adalah contoh menggunakan Trapmf. Gambar 4 dan Gambar 5 menunjukkan bentuk khas dari kedua Smf dan Zmf. SMF mengacu pada MF S Berbentuk. Ini bisa digunakan ketika semua nilai di atas hasil batas tertentu dalam tingkat yang sama dengan 1. masukan? Net Pay Tebal? adalah contoh dari MF ini. Zmf mengacu pada Z berbentuk MF. Hal ini berlawanan dengan Smf, bahwa semua nilai-nilai

di bawah hasil batas tertentu dalam harga (tingkat sama dengan 1). Input "Salinitas" adalah contoh dari MF ini.

Bagian kedua adalah bagian Rule Editor. Ini mengontrol FIS oleh aturan. Aturan-aturan ini menghubungkan antara input ( batu dan sifat fluida reservoir yang diteliti ), dan output ( metode EOR ). Ada 24 aturan dalam FIS ini. Aturan-aturan ini membentuk kondisi melalui hubungan matematis antara input yang berbeda yang mempengaruhi output. Graphical User Interface (GUI) dibangun dengan menggunakan " Matlab, Versi 2008 " untuk memudahkan proses memasukkan input dan membaca output, untuk membuat alat maju lebih mudah dan user friendly. Gambar 6 menunjukkan antarmuka akhir dari skrining baru dikembangkan alat.

Bagian ketiga adalah bagian output. Model keluaran terwakili dalam 14 metode EOR sebagai berikut : CO2 larut flooding, hidrokarbon tercampur flooding, WAG ( Water Gas Alternatif ) tercampur flooding, N2 larut flooding, N2  bercampur flooding , CO2  bercampur flooding, hidrokarbon bercampur flooding, flooding bercampur dari hidrokarbon selain WAG, flooding polimer , ASP (Alkaline - Surfaktan - Polymer) flooding, insitu pembakaran, injeksi uap , injeksi air panas , dan mikroba enhanced oil recovery . Karena sensitivitas dari masing-masing metode EOR ke arah tertentu dan parameter kritis, bobot dari input dalam evaluasi tidak sama di semua metode EOR (untuk Misalnya mendalam sangat penting untuk injeksi uap). Parameter penting untuk setiap metode EOR memiliki berat yang lebih besar dibandingkan parameter lainnya (parameter tidak kritis). Proses penambahan berat badan untuk setiap masukan kritis pada metode EOR yang sesuai diimplementasikan melalui bagian aturan Editor. Pendekatan dan Metodologi

Bagian ini menunjukkan pendekatan dan metodologi yang digunakan untuk menghasilkan parameter logika fuzzy dari setiap metode EOR di alat skrining yang dikembangkan. Database terdiri dari batuan dan sifat fluida untuk 347 proyek EOR dibangun untuk melaksanakan analisis statistik. dataset dikumpulkan dari tahun 2004, 2010, 2012, dan 2014 di seluruh dunia EOR Survei Oil & Gas Journal (Moritis, 2004; Moritis, 2010; Koottungal, 2012; Koottungal 2014). Proyek-proyek EOR di database ini diklasifikasikan menjadi tujuh kategori, yaitu, uap injeksi, pembakaran insitu, CO2 larut flooding, CO2 bercampur flooding, hidrokarbon tercampur flooding, metode EOR kimia, dan lain-lain.

Data yang terkait dengan masing-masing metode EOR disaring untuk menghapus data yang tidak konsisten dan data dari proyek yang gagal. Kemudian, data dari proyek yang berhasil terkait dengan masing-masing metode EOR yang digunakan untuk menghasilkan parameter fuzzy logic. Parameter screening EOR di alat screening yang dikembangkan sangat sensitif terhadap hasil analisis ini,  jadi memeriksa kualitas data sangat penting untuk menghindari hasil yang menyesatkan. Masalah Gambar 6-Akhir Antarmuka dari alat skrining yang dikembangkan SPE-175883-MS 5 ditemui dalam data survei EOR adalah: data yang hilang, data yang tidak konsisten, data yang terkait dengan proyek yang gagal dan mengecewakan, dan akhirnya data yang terkait dengan proyek-proyek baru yang dapat 't dievaluasi pada waktu saat ini. Langkah selanjutnya analisis mewakili distribusi reservoir dan sifat fluida untuk setiap metode EOR. Kemudian, minimum dan nilai maksimum untuk setiap properti terhadap setiap metode EOR diidentifikasi. Juga, kisaran properti (di mana jumlah maksimum proyek EOR sukses telah diterapkan - r1 & r2) untuk masing-masing metode EOR diidentifikasi. Akhirnya, hasil dari pekerjaan saat ini dibandingkan dengan hasil Aladasani (Aladasani dan Bai, 2010) dan Taber (Taber, Martin dan Seright, 1997) untuk divalidasi. Aladasani diringkas hasil nya dengan menghadirkan hanya r1 dan r2 nilai-nilai. Taber diringkas hasil nya dengan menghadirkan tiga nilai: nilai minimum, nilai maksimum dan satu nilai rata-rata. Taber pekerjaan yang diperbarui oleh Aladasani pada tahun 201 0 (Aladasani dan Bai, 2010) untuk memasukkan data dari laporan survei EOR disampaikan dari tahun 1998 sampai 2008, dan termasuk juga kategori baru dan sub kategori metode EOR. Parameter Fuzzy Logic untuk metode EOR yang baik memiliki data tidak atau data yang t ersedia yang tidak cukup diekstrak dari literatur (Taber, Martin dan Seright, 1997; Aladasani dan Bai, 2010). Tabel 1 menunjukkan ringkasan dari parameter logika fuzzy untuk semua metode EOR yang digunakan dalam alat skrining baru dikembangkan. Jumlah yang disajikan dalam kurung (berwarna merah) adalah  jumlah proyek EOR yang sukses digunakan dalam analisis dari pekerjaan saat ini. Namun, jumlah tanpa tanda kurung adalah jumlah proyek yang digunakan dari literatur (Updated Kriteria Screening Taber oleh Aladasani). Sama untuk nilai-nilai parameter: nilai-nilai antara kurung mewakili nilai-nilai yang dihasilkan dari pekerjaan saat ini, sementara nilai-nilai parameter yang disajikan tanpa tanda kurung merupakan nilai-nilai yang dikumpulkan dari literatur (Taber dan Updated Taber Screening Kriteria).

Verifikasi dan Validasi Model

Untuk menguji keandalan dan konsistensi dari alat skrining baru yang dikembangkan, hasil dari alat ini dibandingkan dengan hasil software EOR komersial (EORgui). Sifat dari beberapa Waduk Minyak Mesir (yang dirangkum dalam Tabel 2) digunakan sebagai masukan untuk dua alat screening EOR (EORgui dan alat yang dikembangkan). Hasil skrining bagi mereka berdua dirangkum dalam Tabel 3.

Perbedaan antara hasil dari dua alat skrining EOR terutama karena kriteria penyaringan diperbarui metode EOR. EORgui menggunakan kriteria penyaringan Taber (Taber, Martin dan Seright, 1997); sedangkan alat skrining EOR maju baru menggunakan kriteria penyaringan yang diperbarui dari Taber (Aladasani dan Bai, 2010) yang direpresentasikan dalam Tabel 1. Sebagai contoh, Steam Injection dipandang layak di Waduk X2 dan X3 dengan alat baru dikembangkan, sementara tidak layak oleh EORgui.

Yang terkait dengan bahwa EORgui mengecualikan metode injeksi uap ketika permeabilitas reservoir kurang dari 200 md. Alat yang dikembangkan baru menunjukkan bahwa Steam Injection ini layak karena banyak proyek EOR baru-baru ini dan sukses diimplementasikan dengan waduk permeabilitas bawah batas ini. Hal ini menunjukkan bahwa kriteria penyeleksian diperbarui untuk menyertakan berbagai proyek EOR sukses. Sama untuk In-Situ Combustion dan Polymer hasil banjir untuk Reservoir X3. Setelah memperbarui berbagai permeabilitas untuk In-Situ Pembakaran dan berbagai saturasi minyak untuk banjir Polymer, keduanya akan layak untuk Reservoir X3. The EORgui tidak mempertimbangkan Minimum miscibility Pressure (MMP), sehingga menunjukkan bahwa metode injeksi larut yang layak untuk semua waduk di Grup 2 di Tabel 2 dan 3. Alat maju baru menunjukkan bahwa metode injeksi larut yang tidak layak untuk sebagian besar waduk tersebut karena kondisi miscibility tidak tercapai. Namun, injeksi air dapat digunakan untuk meningkatkan tekanan reservoir untuk mencapai miscibility sebelum CO2 disuntikkan. Alat yang dikembangkan baru menunjukkan bahwa Polymer banjir layak untuk semua waduk dari Grup 2. ASP ini layak untuk Reservoir X13, dan In-Situ Combustion layak untuk Reservoir X15. Namun, EORgui tidak termasuk metode EOR ini dari hasil tersebut waduk. Itu karena bahwa alat baru yang dikembangkan digunakan untuk berbagai kriteria screening parameter (berdasarkan proyek EOR baru-baru ini sukses). Meskipun EORgui menunjukkan bahwa In-Situ Combustion layak untuk Waduk X7 dan X9, alat baru yang dikembangkan menunjukkan bahwa In-Situ Combustion tidak layak untuk waduk tersebut. Hasil ini dapat dikaitkan dengan viskositas minyak. Nilai viskositas minyak di luar jangkauan untuk kriteria penyaringan yang diperbarui dalam alat baru dikembangkan.

Studi Kasus

Tabel 2 menyajikan data dari beberapa reservoir minyak Mesir. Nilai-nilai MMP pada Tabel 2 dihitung dengan korelasi (Abu El Ela et al, 2014;. Yellig, 1980). Kelompok 1 menyajikan waduk di Teluk Suez dan kelompok 2 menyajikan waduk di Gurun Barat. alat skrining EOR yang dikembangkan digunakan untuk menyelidiki penerapan menerapkan EOR di waduk tersebut. Hasil skr ining untuk waduk diteliti dirangkum dalam Tabel 3. Berdasarkan data yang tersedia dan hasil pemeriksaan, hasil sebagai berikut diilustrasikan: 







Metode uap injeksi tidak terlihat layak di Gurun waduk Barat karena viskositas minyak, ketebalan formasi atau / dan API gravitasi berada di luar jangkauan di waduk dipelajari. Namun, Steam injeksi layak di beberapa Teluk Suez waduk. In-Situ Pembakaran adalah metode EOR yang paling cocok untuk Teluk waduk Suez (Group 1). Namun, tidak layak (Kecuali Waduk X11, X14, X15) di beberapa waduk Western Desert (Grup 2) karena ketebalan waduk. In-Situ Pembakaran adalah metode EOR yang paling cocok untuk Reservoir X10 di Grup 2. Hasil penelitian menunjukkan bahwa metode EOR kimia yang layak di sebagian besar waduk Western Desert (Grup 2), tetapi mereka tidak dipandang layak di sebagian besar waduk di Teluk Suez (Grup 1) karena air formasi yang tinggi salinitas, dan formasi karbonat yang heteroge n. reservoir minyak Mesir yang calon yang baik untuk injeksi gas bercampur. Nitrogen Injection bercampur (N2IMMF) layak di sebagian besar waduk Western Desert dan di beberapa Teluk Suez waduk. Karbon Dioksida bercampur Injection (CO2IMMF) tampaknya layak untuk sebagian besar Teluk waduk Suez, tapi ada pembatasan pada sumber CO2 di sana.



metode larut tidak terlihat layak di sebagian besar reservoir minyak Mesir, karena MMP lebih besar dari tekanan reservoir saat ini (ada perbedaan besar), dan sebagian besar waduk tersebut habis. Kedua terlarut campur Karbon Dioksida injection (CO2MF) dan ter larut campur Hidrokarbon Injection (HCMF) dipandang layak untuk Reservoir X8 di Gurun Barat (Grup 2).

Kesimpulan

Berdasarkan data yang tersedia, kesimpulan berikut dapat ditarik dari pekerjaan ini: 1. Logika fuzzy sebagai teknik kecerdasan buatan yang digunakan untuk mengembangkan EOR kriteria penyaringan Model. 2. Metodologi skrining baru yang dihasilkan dari analisis statistik database dari 347 proyek EOR sukses di seluruh dunia. 3. Alat yang dikembangkan baru dapat melaksanakan screening selama empat belas metode EOR. 4. Hasil skrining untuk beberapa reservoir minyak Mesir disajikan dan dianalisis. 5. Meskipun uap injeksi layak di beberapa Teluk Suez waduk, metode ini tidak dipandang layak di Gurun waduk Barat. In-Situ Pembakaran adalah metode yang paling cocok untuk Teluk waduk Suez. Metode kimia yang layak di sebagian besar waduk Western Desert, tetapi mereka tidak dipandang layak di sebagian besar waduk di Teluk Suez. reservoir minyak Mesir yang calon yang baik untuk injeksi gas bercampur, namun, metode tercampur tidak terlihat layak di sebagian besar reservoir minyak tersebut.

Nomenklatur

Referensi

Abu El Ela, M. et al. 2014. An Integrated Approach for the Application of the Enhanced Oil Recovery Projects. Journal of Petroleum Science Research, 3 (04): 184 –185. Aladasani, A., and Bai, B. 2010. Recent Developments and Updated Screening Criteria of Enhanced Oil Recovery Techniques. Paper presented at t he CPS/SPE International Oil & Gas Conference and Exhibition, Beijing, China, June 8 –10. SPE 130726 El-Batanony, M. H., Sayyouh, M. H., Mahgoub, I. S. and Abdel-Waly, A. 1987. Screening guides for enhanced oil recovery methods under Egyptian reservoir conditions.  Journal of Egyptian Society  of Engineers, 26 (01): 60 –66, Egypt. Goda, H. M., Shokir, E. M., Fattah, K., and Sayyouh, M. H. 2002. Neural network modeling approach for EOR method selection and evaluation. Nafta journal, Zagreb, CROATIE . 53 (09): 327 –330. Koottungal, L. 2012. 2012 Worldwide EOR Survey. Oil & Gas Journal, 110 (4). Koottungal, L. 2014. 2014 Worldwide EOR Survey. Oil & Gas Journal, 112 (5). Lee, J. Y., Shin, H. J., and Lim, J. S. 2011. Selection and e valuation of enhanced oil recovery method us-ing artificial neural network. Geosystem Engineering, 14 (4): 157 –164. Moritis, G. 2004. 2004 Worldwide EOR Survey. Oil & Gas Journal, 102 (14): 53. Moritis, G. 2010. 2010 Worldwide EOR Survey. Oil & Gas Journal, 108 (14): 41. Sayyouh, M. H, and Al-Blehed, M. S. 1990. Screening criteria for enhanced recovery of Saudi crude oils. Int. J. Energy Sources, 12 (01): 71 –82, USA. Sayyouh, M. H., Al Blehed, M. S. and Hemieda, A. 1993. Possible application of microbial enhanced oil recovery to Arab oil fields.  J. King Saud University (Engineering Science), 5 (02), Saudi Arabia. Shokir, E. M. El-M., Goda, H. M., Sayyouh, M. H., and Al-Fattah, K. 2002. Selection and Evaluation EOR Method Using Artificial Intelligent. Paper presented at the 26th Annual SPE International Technical Conference and Exhibition in Abuja, Nigeria, August 5 –7. SPE 79163. Taber, J. J., Martin, F. D. and Seright, R. S. 1997. EOR screening criteria revisited: Part 1: Introduction to screening criteria and enhanced recovery field projects. SPE Reservoir Engineering, 12 (3): 189 –198. Taber, J. J., Martin, F. D.; and Seright, R. S. 1997. EOR screening criteria revisited: Part 2: Applications and impact of oil prices. SPE Reservoir Engineering, 12 (3): 199 –206. Yellig, W. F., Metcalfe, R. S. 1980. Determination and Prediction of CO2 Minimum Misci-bility Pressures. SPE J. Petrol. Technol., 32 (1): 160 –168.