Tài liệu áp dụng mạng nơron nhân tạo và giải thuật di truyền để tối ưu hóa hệ thống khai thác

ðại Học Quốc Gia Tp. Hồ Chí Minh TRƯỜNG ðẠI HỌC BÁCH KHOA –––––––––––––––––––– VÕ TRÍ NGHĨA ÁP DỤNG MẠNG NƠ RON NHÂN TẠO VÀ GIẢI THUẬT DI TRUYỀN ðỂ TỐI ƯU HÓA HỆ THỐNG KHAI THÁC Chuyên ngành : Kỹ thuật Khoan – Khai thác và Công nghệ dầu khí LUẬN VĂN THẠC SĨ TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 7 năm 2008 CÔNG TRÌNH ðƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ðẠI HỌC BÁCH KHOA ðẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán bộ hướng dẫn khoa học : ............................................................................... Cán bộ chấm nhận xét 1 :...................................................................................... Cán bộ chấm nhận xét 2 :...................................................................................... Luận văn thạc sĩ ñược bảo vệ tại HỘI ðỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ðẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày . . . . . tháng . . . . năm . . . . . ðẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM TRƯỜNG ðẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM ðộc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc ---------------- ---oOo--Tp. HCM, ngày 06 tháng 07 năm 2008 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ và tên học viên: Võ Trí Nghĩa Ngày, tháng, năm sinh : 18 – 10 – 1982 Chuyên ngành : Kỹ thuật Khoan – Khai thác và Công nghệ dầu khí Khoá (Năm trúng tuyển) : 2006 Giới tính : Nam / Nữ Nơi sinh : TP. HCM 1- TÊN ðỀ TÀI: Áp dụng mạng nơ ron nhân tạo và thuật giải di truyền ñể tối ưu hóa hệ thống khai thác. 2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: Thiết kế mạng nơ ron ñể xây dựng mối quan hệ phi tuyến giữa các thông số của chế ñộ khai thác và lưu lượng khai thác Xây dựng thuật giải di truyền ñể tối ưu hóa lưu lượng dầu của một mạng lưới khai thác bằng gaslift Áp dụng tổ hợp mạng nơ ron và thuật giải di truyền vừa xây dựng vào bài toán tối ưu hóa khai thác cho cụm giếng X, mỏ Y, thềm lục ñịa Nam Việt Nam So sánh kết quả tính toán của tổ hợp mạng nơ ron và thuật giải di truyền với kết quả tính toán thực tế ñang ñược áp dụng và ñưa ra những nhận xét, kiến nghị 3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 21 – 01 – 2008 4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 30 – 06 – 2008 5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS. Hồ Trọng Long Nội dung và ñề cương Luận văn thạc sĩ ñã ñược Hội ðồng Chuyên Ngành thông qua. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Họ tên và chữ ký) CHỦ NHIỆM BỘ MÔN QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH (Họ tên và chữ ký) LỜI CẢM ƠN Lời ñầu tiên em xin chân thành cảm ơn các thầy bộ môn Kỹ thuật Khoan – Khai thác và Công nghệ dầu khí ñã tận tình chỉ bảo em trong suốt khoảng thời gian em thực hiện luận văn. Em xin bày tỏ lòng tri ân ñến thầy Hồ Trọng Long ñã tận tình hướng dẫn và cung cấp tài liệu ñể em có thể hoàn thành luận văn tốt nghiệp này. Sau cùng, em xin chân thành cảm ơn gia ñình và toàn thể bạn bè ñã ñộng viên và hỗ trợ em trong suốt thời gian học tập và thực hiện ñề tài. MỞ ðẦU Với thực trạng hiện nay của sự gia tăng các chi phí vận hành khai thác (chi phí bảo trì, chi phí cho năng lượng cơ học sử dụng nhằm mục ñích tăng cường khả năng khai thác, chi phí cho các thiết bị xử lý…) và sự suy giảm của quá trình khai thác (áp suất vỉa và trữ lượng suy giảm, mức ñộ nhiễm bẩn thành hệ gia tăng, các sự cố xảy ra trong giếng…), nếu chúng ta không quản lý tốt quy trình khai thác, thì chúng ta không thể khai thác thêm ñược nữa các sản phẩm dầu khí. Do ñó, tối ưu hoá là một phần không thể thiếu của quá trình quản lý mỏ. Bằng cách tối ưu hệ thống khai thác, chúng ta có thể khai thác thêm hoặc ñạt ñến mức tối ña các sản phẩm dầu khí, sử dụng ít hơn hoặc ñạt ñến mức tối thiểu năng lượng cơ học sử dụng cho việc tăng cường khai thác… ñể ñạt ñến mục ñích cuối cùng là thực hiện tốt hơn công tác quản lý mỏ. Nếu không có tối ưu hoá thì chúng ta có thể ñể lại một lượng lớn dầu khí trong mỏ, lãng phí các năng lượng cơ học và công suất của các thiết bị xử lý ñể tăng cường khai thác… Hiện nay, các công ty dầu khí chưa ñặt nhiều sự quan tâm ñến công tác tối ưu hoá khai thác. Thực tế, các công ty chỉ kế nối các giếng ñơn vào trong hệ thống và ñể dòng dầu khai thác càng nhiều càng tốt. Vài công ty có quan tâm ñến việc tối ưu hoá khai thác nhưng chỉ dừng lại ở mức ñộ các giếng ñơn và không xét ñến các ảnh hưởng của chúng lẫn nhau trong cùng một mạng lưới khai thác. Một số kỹ sư ñã tốn nhiều thời gian cố gắng tối ưu từng giếng nhưng vẫn không có tín hiệu khả quan ñối với kết quả của cả hệ thống. Bằng cách ñưa vào các ưu ñiểm của khoa học máy tính với sự tiến bộ của các kỹ thuật tính toán, các lĩnh vực của dầu khí ñã phát triển rất nhiều. Khoa học máy tính ñã tăng tốc cho quá trình tính toán, trực quan các mô hình mỏ, minh giải ñịa chấn… và ñặc biệt là tối ưu hoá công tác khai thác. Trong các kỹ thuật tính toán hiện ñại, mạng nơ ron nhân tạo và giải thuật di truyền ñã chứng minh các chức năng vượt trội của mình trong quá trình tính toán và tối ưu. Vì thế, trong nghiên cứu này, tác giả cố gắng áp dụng các kỹ thuật ñó vào trong quá trình tối ưu hoá hệ thống khai thác. ðề tài ñược áp dụng trên một mạng lưới bao gồm 7 giếng ñã hoạt ñộng trong một thời gian dài. Tuy nhiên, công tác quản lý khai thác chưa thực sự tốt, công tác tối ưu hóa còn nhiều thiếu sót nên lưu lượng khai thác dầu chưa cao, trong khi ñó năng lượng vỉa bắt ñầu suy giảm, ñộ ngập nước trong giếng bắt ñầu tăng nhanh... Mạng lưới các giếng ñang ñược tiếp tục hoạt ñộng nhờ vào hệ thống gaslift, nhưng theo khảo sát thì hoạt ñộng của hệ thống gaslift này ñang hoạt ñộng không ổn ñịnh, chưa thể tận dụng tối ña nguồn năng lượng này. Do ñó, yêu cầu ñặt ra là phải cải thiện công tác khai thác của mạng lưới, nâng cao hiệu quả của hệ thống gaslift. ðề tài ñược giới hạn trong phạm vi tối ưu tổng lưu lượng dầu khai thác của mạng lưới bằng cách ñiều chỉnh lưu lượng khí gaslift bơm ép vào từng giếng. Do hệ thống các van gaslift ñã ñược lắp ñặt cố ñịnh nên tác giả không xét ñến vấn ñề tối ưu vị trí ñặt các van này, tương tự như vậy cho các thông số về ñộ sâu nhúng chìm cột ống khai thác, ñường kính ống khai thác.... Quá trình tính toán tối ưu sẽ ñược thực hiện tự ñộng bằng sự kết hợp của hai kỹ thuật tính toán và tối ưu: mạng nơ ron nhân tạo và thuật giải di truyền. TÓM TẮT LUẬN VĂN Luận văn ñược thực hiện với mục tiêu áp dụng mạng nơ ron nhân tạo và thuật giải di truyền ñể xây dựng giải phải tối ưu mạng lưới khai thác dầu bằng gaslift. Luận văn ñược trình bày dưới 4 chương: Chương 1: Tối ưu hóa khai thác dầu bằng gaslift Chương này trình bày về phương pháp tối ưu hóa khai thác hiện tại bằng bơm ép khí gaslift, ñồng thời nêu ra các hạn chế của phương pháp này. Chương 2: Giải thuật di truyền Chương này giới thiệu các nét chính về giải thuật di truyền, các toán tử, các thông số và các ñề nghị về các thông số của giải thuật trong quá trình sử dụng. Chương 3: Mạng nơ ron nhân tạo Chương này giới thiệu các nét chính về mạng nơ ron nhân tạo, các thông số của mạng nơ ron cũng như các vấn ñề cần chú ý khi huấn luyện mạng. Chương 4: Áp dụng giải pháp tối ưu vào mạng lưới khai thác Chương này trình bày tổng quan về hiện trạng khai thác và các vấn ñề khó khăn của mạng lưới, từ ñó hình thành nhu cấp cấp bách cho giải pháp tối ưu. Chương này, trình bày quy trình và kết quả xây dựng mạng nơ ron nhân tạo ñại diện cho mối quan hệ phi tuyến giữa các thông số chế ñộ khai thác và lưu lượng khai thác dầu. ðồng thời, cũng xây dựng một giải thuật di truyền phục vụ cho mục ñích tối ưu hóa tổng lưu lượng dầu khai thác của mạng lưới. Trong chương này cũng trình bày kết quả so sánh giữa lưu lượng dầu khai thác bằng phương pháp tối ưu hiện tại ñược áp dụng và lưu lượng dầu khai thác sau khi áp dụng giải pháp tối ưu của ñề tài. Kết luận và kiến nghị Phần này ñưa ra các kết luận thu thập ñược trong suốt quá trình nghiên cứu mạng lưới khai thác, cũng như ñưa ra các kiến nghị dựa trên việc áp dụng giải pháp tối ưu của ñề tài nhằm mục ñích nâng cao lưu lượng khai thác dầu của mạng lưới. MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH ..................................................................................... i DANH MỤC CÁC BẢNG .................................................................................. iii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT.......................................................................iv CHƯƠNG 1: 1 TỔNG QUAN VỀ TỐI ƯU HÓA KHAI THÁC BẰNG GASLIFT 1 1. Giới thiệu tổng quan về khai thác bằng gaslift .........................................1 2. Tối ưu hóa giếng ñơn ..............................................................................3 3. Tối ưu hóa nhóm giếng ...........................................................................5 4. Tối ưu hóa trong một mạng lưới khai thác...............................................7 CHƯƠNG 2: GIẢI THUẬT DI TRUYỀN 10 5. Cơ sở sinh học.......................................................................................10 Nhiễm sắc thể...............................................................................................10 Sinh sản 11 6. Không gian tìm kiếm.............................................................................11 7. Thuật giải di truyền ...............................................................................12 8. Các toán tử trong thuật giải di truyền.....................................................13 Mã hóa một “nhiễm sắc thể” ........................................................................14 Lai giống ......................................................................................................14 ðột biến 15 9. Các thông số của thuật giải di truyền .....................................................15 Xác suất lai giống.........................................................................................15 Xác suất ñột biến ..........................................................................................16 Kích thước quần thể .....................................................................................16 10. Lựa chọn ...............................................................................................16 Phương pháp lựa chọn theo bánh xe roulette ................................................17 Lựa chọn xếp hạng .......................................................................................17 Lựa chọn trạng thái tĩnh................................................................................18 Phương pháp elitism.....................................................................................19 11. Mã hóa ..................................................................................................19 Mã hóa nhị phân...........................................................................................19 Mã hóa hoán vị.............................................................................................20 Mã hóa giá trị ...............................................................................................20 Mã hóa dạng cây ..........................................................................................21 12. Lai giống và biến dị...............................................................................22 Mã hóa nhị phân...........................................................................................22 Mã hóa hoán vị.............................................................................................23 Mã hóa giá trị ...............................................................................................24 Mã hóa dạng cây ..........................................................................................24 13. ðề nghị về các thông số của thuật giải di truyền....................................25 Tỷ lệ lai giống ..............................................................................................25 Tỷ lệ ñột biến ...............................................................................................25 Kích thước quần thể .....................................................................................25 Lựa chọn ......................................................................................................26 Mã hóa 26 Loại lai giống và ñột biến .............................................................................26 CHƯƠNG 3: 27 MẠNG NƠ RON NHÂN TẠO 27 14. Giới thiệu ..............................................................................................27 15. Cấu trúc và cách thức hoạt ñộng của một nơ ron sinh học .....................28 Các nhân tố của một nơ ron cơ bản...............................................................28 Các nhân tố vật lý của một nơ ron cơ bản .....................................................28 Các nơ ron sinh học hoạt ñộng như thế nào?.................................................29 16. ðơn giản hoá một cách lý tưởng nơ ron.................................................30 17. Cấu trúc của một nơ ron nhân tạo ..........................................................31 Thể hiện một nơ ron nhân tạo gốc ................................................................31 Các thành phần của một nơ ron nhân tạo ......................................................31 18. Tổng quát về các cấu trúc của các mạng nơ ron nhân tạo.......................38 Mạng lan truyền ngược.................................................................................39 Mạng lan truyền ngược hoạt ñộng như thế nào ? ..........................................40 19. Perceptron .............................................................................................41 Mạng perceptron lớp ñơn .............................................................................41 Một Perceptron lớp ñơn thực làm gì ?...........................................................42 Một perceptron ña lớp (MLP).......................................................................43 20. Vai trò của việc huấn luyện và học trong mạng nơ ron nhân tạo ............43 Huấn luyện mạng nơ ron nhân tạo ................................................................43 Học có giám sát............................................................................................44 Học không giám sát......................................................................................44 21. Học quá mức .........................................................................................45 Thế nào là “học quá” (Overtraining)? ...........................................................45 Phòng tránh “học quá”..................................................................................46 22. Các nguyên nhân của việc phát triển của mạng nơ ron nhân tạo – So sánh giữa máy tính thông thường và nơ ron nhân tạo ...............................................47 CHƯƠNG 4 : 49 ÁP DỤNG GIẢI PHÁP TỐI ƯU VÀO MẠNG LƯỚI KHAI THÁC 49 23. Giới thiệu về mạng lưới khai thác hiện tại .............................................49 24. Mạng nơ ron nhân tạo ...........................................................................51 25. Giải thuật di truyền................................................................................61 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .............................................................................65 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................69 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 – Biểu ñồ ñường cong quan hệ giữa lưu lượng khí bơm ép và lưu lượng dầu khai thác ........................................................................................................ 2 Hình 1.2 – Tối ưu hóa lưu lượng bơm ép cho giếng ñơn ....................................... 3 Hình 1.3 – Tối ưu hóa lưu lượng khai thác cho cụm giếng.................................... 5 Hình 1.4 – Tối ưu hóa lưu lượng bơm ép cho mạng lưới giếng ............................. 7 Hình 2.1 – Ví dụ của không gian tìm kiếm ..........................................................12 Hình 2.2 – Phương pháp lựa chọn theo bánh xe roulette ......................................17 Hình 2.3 – Trước khi xếp hạng ............................................................................18 Hình 2.4 – Sau khi xếp hạng ................................................................................18 Hình 2.5 – Ví dụ lai giống một ñiểm ñơn.............................................................22 Hình 2.6 – Ví dụ lai giống hai ñiểm .....................................................................22 Hình 2.7 – Ví dụ lai giống ñồng dạng ..................................................................23 Hình 2.8 – Ví dụ lai giống số học ........................................................................23 Hình 2.9 – Ví dụ biến dị ñảo bit...........................................................................23 Hình 2.10 – Ví dụ lai giống dạng cây...................................................................25 Hình 3.1 – Các nhân tố cơ bản của một nơ ron ....................................................28 Hình 3.2 – ðơn giản hoá một cách lý tưởng mạng nơ ron ....................................30 Hình 3.3 – Thể hiện của một nơ ron nhân tạo gốc................................................31 Hình 3.4 – Cấu trúc cơ bản của một nơ ron nhân tạo............................................32 Hình 3.5 – Kiến trức mạng nơ ron feed – forward................................................39 Hình 3.6 – Mạng nơ ron lan truyền ngược ...........................................................40 Hình 3.7 – Mạng perceptron lớp ñơn ...................................................................41 Hình 3.8 – Các mẫu có thể tách rời một các tuyến tính (bằng cách vẽ một ñường thẳng) ..................................................................................................................42 Hình 3.9 – Các mẫu không thể tách rời một cách tuyến tính (bằng cách vẽ một ñường thẳng) .......................................................................................................42 Hình 3.10 – Giản ñồ các ñường học cho thấy các sai số trên các bộ huấn luyện và ñánh giá...............................................................................................................43 Hình 3.11 – Quá trình huấn luyện mạng nơ ron ...................................................47 Hình 4.1 – Mạng lưới giếng khai thác hiện tại .....................................................49 Hình 4.2 – Tổng lưu lượng khai thác dầu và tổng lưu lượng bơm ép khí gaslift ...50 Hình 4.3 – Áp suất vỉa hiện tại của vỉa.................................................................50 Hình 4.3 – Sai số huấn luyện mạng của bộ số liệu huấn luyện và kiểm tra...........56 Hình 4.4 – Sơ ñồ trọng số tương tác giữa các nút trong mạng lưới.......................57 Hình 4.5 – Tổng lưu lượng dầu khai thác và tổng lưu lượng khí gaslift bơm ép áp dụng giải pháp tối ưu trên bộ số liệu khai thác ñã cho..........................................67 Hình 4.6 – So sánh lưu lượng khai thác dầu thực và lưu lượng khai thác dầu có áp dụng giải pháp tối ưu ...........................................................................................68 Hình 4.7 – So sánh lưu lượng khí bơm ép thực và lưu lượng bơm ép khí có áp dụng giải pháp tối ưu ...........................................................................................68 Hình 4.8 – So sánh lưu lượng dầu khai thác của giếng 1 ......................................69 -i1 - Hình 4.9 – So sánh lưu lượng của giếng 2............................................................69 Hình 4.10 – So sánh lưu lượng của giếng 3..........................................................70 Hình 4.11 – So sánh lưu lượng của giếng 4..........................................................71 Hình 4.12 – So sánh lưu lượng của giếng 5..........................................................71 Hình 4.13 – Lưu lượng của giếng 6 .....................................................................72 Hình 4.14 – Lưu lượng của giếng 7 .....................................................................72 Hình 4.15 – Lưu lượng khai thác cộng dồn theo thời gian....................................73 - 2ii- DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1 – Ví dụ mã hóa nhị phân......................................................................14 Bảng 2.2 – Ví dụ lai giống nhị phân....................................................................14 Bảng 2.3 – Ví dụ biến dị nhị phân........................................................................15 Bảng 2.4 – Ví dụ mã hóa nhị phân.......................................................................19 Bảng 2.5 – Ví dụ mã hóa hoán vị.........................................................................20 Bảng 2.6 – Ví dụ mã hóa giá trị ...........................................................................20 Bảng 2.7 – Ví dụ mã hóa dạng cây ......................................................................21 Bảng 4.1 – Kết quả khảo sát trên số lượng nơ ron của lớp ẩn...............................53 Bảng 4.2 – Kết quả khảo sát trên giải thuật huấn luyện mạng nơ ron ...................54 Bảng 4.3 – Kết quả khảo sát trên loại hàm kích hoạt của lớp ẩn...........................55 Bảng 4.4 – Kết quả khảo sát trên loại hàm kích hoạt của lớp xuất........................55 -iii1 - DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT WIG WDG NN GA DNA – Weighted Incremental Gradient – Weighted Decremental Gradient – Neural Network – Generic Algorithm – Deoxyribonucleic acid - 1iv- Chương 1 : Tổng quan về tối ưu hóa khai thác bằng bơm ép khí gaslift CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TỐI ƯU HÓA KHAI THÁC BẰNG GASLIFT 1. Giới thiệu tổng quan về khai thác bằng gaslift Khai thác bằng gaslift là phương pháp thường dùng ñể tăng lưu lượng khai thác của giếng bằng cách bơm khí nén vào trong cột chất lưu khai thác thông qua các van ñặt dọc theo thân giếng. Khí bơm ép sẽ làm giảm tỷ trọng của cột chất lưu khai thác, vì thế sẽ làm giảm cột thủy tĩnh và tăng lưu lượng khai thác của giếng. Việc tăng lưu lượng của giếng phụ thuộc nhiều vào lưu lượng khí gaslift bơm ép vào trong giếng. Khi lưu lượng khí bơm ép tăng, tỷ trọng của cột chất lưu sẽ giảm. Mặt khác, lưu lượng khí bơm ép tăng cũng làm tăng các tổn thất áp suất do ma sát trong thân giếng mà ñiều này sẽ làm giảm sản lượng khai thác. ðối với các giếng ñơn, sẽ có một giá trị lưu lượng khí bơm ép tối ưu mà tại ñó lưu lượng khai thác của giếng ñạt mức tối ña, như trong hình dưới ñây, ñiểm tối ưu về lưu lượng khí bơm ép là ñiểm A. -1- Chương 1 : Tổng quan về tối ưu hóa khai thác bằng bơm ép khí gaslift Hình 1.1 – Biểu ñồ ñường cong quan hệ giữa lưu lượng khí bơm ép và lưu lượng dầu khai thác Trong thực tế, ta không thường ñạt ñến ñiểm A bởi vì các lý do chi phí của việc bơm ép khí gaslift, như là chi phí về máy nén. Do ñó, chi phí của một ñơn vị khí gaslift bơm ép vào trong giếng cần phải ñược cân bằng với giá trị của một lượng dầu ñược khai thác thêm. Từ ñó hình thành nên “gradient kinh tế tối thiểu” của lưu lượng dầu theo lưu lượng khí bơm ép. Tại ñiểm này, giá trị của của lượng dầu khai thác thêm ñược phải bằng với chi phí của lượng khí bơm ép cung cấp thêm. Do ñó trong thực tế, lưu lượng khí gaslift bơm ép tối ưu thường nhỏ hơn giá trị cực ñại của hàm như hình trên. Thông thường, -2- Chương 1 : Tổng quan về tối ưu hóa khai thác bằng bơm ép khí gaslift ñiểm “gradient kinh tế tối thiểu” nằm thấp hơn so với ñiểm A, ví dụ như ñiểm B trong hình. Hiện tại, có một số phương pháp tính toán dùng ñể tối ưu lưu lượng khí bơm ép, nhưng trong phần này tác giả chỉ tập trung ñề cập ñến phương pháp thông dụng nhất là phương pháp dùng gradient tăng/giảm trọng số (Weighted Incremental Gradient – WIG và Weighted Decreamental Gradient – WDG). 2. Tối ưu hóa giếng ñơn Hình 1.2 – Tối ưu hóa lưu lượng bơm ép cho giếng ñơn -3- Chương 1 : Tổng quan về tối ưu hóa khai thác bằng bơm ép khí gaslift ðể tính toán giá trị bơm ép khi tối ưu cho các giếng ñơn, trước tiên ta chia lưu lượng khi bơm thành các khoảng có cùng giá trị. Thông thường, người ta chia thành các khoảng rộng bằng 5% giá trị tối ña của khí gaslift bơm ép vào trong giếng. Khoảng chia nhỏ hơn chỉ nhằm mục ñích tìm ñược giá trị chính xác hơn khi ñã ñến gần giá trị tối ưu. Tiếp theo, ảnh hưởng của việc tăng / giảm lưu lượng khí bơm ép vào trong giếng ñối với việc tăng lưu lượng dầu khai thác sẽ ñược kiểm tra ñể tìm ñược giá trị lưu lượng khí bơm ép tối ưu của giếng. Những ảnh hưởng này ñược tính toán bằng giá trị gradient tăng / giảm trọng số. Gradient tăng trọng số WIG là khoảng tăng của lưu lượng dầu khai thác ứng với lưu lượng khí bơm ép ñược ñưa vào thêm, nhân với hệ số trọng số của giếng, chia cho kích thước khoảng tăng khí gaslift bơm ép. Trong khi ñó gradient giảm trọng số WDG là khoảng giảm của lưu lượng dầu khi giảm bớt lưu lượng khí bơm ép, nhân với trọng số của giếng, và chia cho kích thước của khoảng tăng lưu lượng khí bơm ép. Trọng số của giếng (mặc ñịnh là 1.0 nếu không ñược gán giá trị) là một con số tham chiếu của mỗi giếng. Khi cả hai giếng ñều cho cùng một mức tăng lưu lượng dầu khai với với cùng một khoảng tăng của lưu lượng khí bơm ép, giếng có giá trị trọng số cao hơn sẽ có WIG cao hơn, và vì thế có nhiều cơ hội nhận ñược thêm khí bơm ép vào trong giếng hơn. Do ñó ñể tối ưu hóa lưu lượng khí gaslift bơm ép cho từng giếng ñơn, ta thường tiếp tục ñưa thêm lượng khí vào giếng cho ñến khi giá trị WIG vượt quá gradient kinh tế tối thiểu. -4- Chương 1 : Tổng quan về tối ưu hóa khai thác bằng bơm ép khí gaslift 3. Tối ưu hóa nhóm giếng Hình 1.3 – Tối ưu hóa lưu lượng khai thác cho cụm giếng ðối với một nhóm giếng, sẽ có ràng buộc về lưu lượng khai thác và / hoặc giới hạn về lưu lượng khí gaslift cung cấp. Khi tối ưu hóa, ta cần phải xác ñịnh nên tăng hay giảm lượng khí của từng giếng và phân bố lượng khí bơm ép vào các giếng sao cho thu ñược lưu lượng dầu nhiều nhất. Quy trình tối ưu hóa trước tiên sẽ cập nhật sự phân bố của khí gaslift vào trong nhóm giếng, sau ñó loại bỏ các khoảng bơm ép dư trong từng giếng. Các khoảng tăng lưu lượng khí bơm ép hiện tại sẽ ñược phân bố lại bằng cách so sánh WIG cao nhất với WDG thấp nhất của các giếng. Nếu giá trị -5- Chương 1 : Tổng quan về tối ưu hóa khai thác bằng bơm ép khí gaslift WIG lớn nhất của giếng W1 lớn hơn giá trị WDG nhỏ nhất của giếng W2, thì ta sẽ giảm bớt lượng tăng khí bơm ép vào trong giếng W2 và ñưa lượng khí này vào trong giếng W1. Sau khi trao ñổi, gradient tăng và giảm của giếng W1 và giếng W2 ñược tính toán lại. Việc trao ñổi sẽ tiếp tục cho ñến khi không có WID nào vượt quá WDG, và tất cả lượng khí gaslift bơm ép dư sẽ ñược loại bỏ ra khỏi nhóm giếng. Nhóm giếng sẽ còn lượng khí bơm ép dư nếu nó vượt quá các giới hạn lưu lượng dầu khai thác hoặc lưu lượng khí gaslift bơm ép, hoặc còn một giếng nào ñó có WDG nhỏ hơn gradient kinh tế tối thiểu. Lượng tăng của khí bơm ép ñược loại bỏ lần lượt ra khỏi giếng ñang có giá trị WDG nhỏ nhất, cho ñến khi không có khí bơm ép dư thừa trong nhóm giếng. Giai ñoạn cuối cùng của quá trình tối ưu là sẽ tìm xem lượng tăng của khí gaslift bơm ép có thể có lợi ở một nơi nào ñó trong nhóm giếng. Ta sẽ tìm xem giếng nào có giá trị WIG lớn nhất nhưng chưa vượt quá giới hạn khả năng cung cấp khí bơm ép của nó. Nếu WIG của giếng vượt quá gradient kinh tế tối thiểu, nó sẽ nhận thêm một khoảng tăng của khí bơm ép. Quá trình sẽ ñược lặp lại cho ñến khi không có giếng nào có thể thu ñược lợi nhuận khi tăng lượng khí gaslift bơm ép (lưu lượng dầu khai thác có thể tăng nhưng không ñủ bù chi phí của khí gaslift bơm ép). -6-