Mô phỏng Thực nghiệm Sai số (%) Mô phỏng Thực nghiệm Sai số (%) Mô phỏng Thực nghiệm Sai số (%) Mô phỏng Thực nghiệm Sai số (%)
4920 - - - 1.013 1.009 -0.40 1.013 1.009 -0.40 18.727 18.839 0.59 4565 - - - 0.9818 - - - - 4200 0.0673 0.1441 53.30 0.9622 0.972 1.01 0.9631 0.954 -0.95 15.2689 15.504 1.52 3500 0.1136 0.1714 33.72 0.9367 0.939 0.24 0.9299 0.911 -2.07 11.9415 12.348 3.29 2800 0.1293 0.1639 21.11 0.9224 0.921 -0.15 0.9002 0.883 -1.95 9.2538 9.5 2.59 2100 0.1305 0.1497 12.83 0.9192 0.918 -0.13 0.8723 0.856 -1.90 6.8035 6.952 2.14 1400 0.1207 0.133 9.25 0.9281 0.93 0.20 0.8389 0.834 -0.59 4.4915 4.544 1.16 700 0.1038 0.1133 8.38 0.9501 0.951 0.09 0.7675 0.78 1.60 2.2978 2.369 3.01
So sánh kết quả mô phỏng thí nghiệm CVD chưa hiệu chỉnh với số liệu thực nghiệm Áp Suất
(psig)
67
3.3.2 Kết quả mô phỏng sau khi hiệu chỉnh
Trong phần này, quy trình hiệu chỉnh phương trình trạng thái đã được trình bày tại phần 2.3 - Chương 2 được áp dụng cho mẫu chất lưu đáy giếng HD-3X, với mục
đích thay đổi các giá trị tới hạn của một số cấu tử để giá trị mô phỏng phù hợp với giá
trị thực nghiệm.
3.3.2.1 Lựa chọn các thông số hiệu chỉnh trong phương trình trạng thái
Các thông số chính có thể được chọn để tiến hành hồi quy được phần mềm PVTi
đưa ra thể hiện trong (hình 3.15)
Hình 3.15 Lựa chọn các thông số hồi quy trong phần mềm PVTi
Tuy nhiên, chỉ có một vài thông số được lựa chọn để hiệu chỉnh trong phương trình trạng thái SRK3 (lựa chọn theo phương pháp của Coats và Smart), đó là các thông số giá trị tới hạn Tc, pc, hệ số lệch tâmω, các hằng số Ωa, Ωb. Tuy nhiên, vì mẫu chất
lưu là hỗn hợp không đối xứng (hỗn hợp có thành phần phân tử không cùng tính chất hóa học, như hỗn hợp khí Hydrocacbon mà có chứa các thành phần tạp khí như: khí Nitơ, CO2 hay H2S…), nên hệ số tương tác nhị phân kij không được sử dụng để tránh
lỗi không hội tụ trong bài toán mô phỏng vỉa như đã đề cập tại phần 2.3.1 .
Trong đó các giá trị tới hạn, hệ số lệch tâm ω và các hằng số Ωa, Ωbcủa các
thành phần nặng là đối tượng hiệu chỉnh chính, vì các giá trị này bản thân luôn chứa
đựng nhiều sai số có thể được giải thích như sau: thành phần nặng là một thành phần
giả định của hỗn hợp nhiều thành phần (thông thường là của các thành phần có số nguyên tử cacbon từ 7 trở lên-C7+) có tính chất vật lý được xác định dựa vào các quy luật trộn lẫn, do đó các trị tới hạn có độ chính xác hoàn toàn phụ thuộc vào quy luật trộn lẫn. Các thành phần nặng chứa đựng các thành phần có khối lượng phân tử càng
68
lớn thì mức độ sai số càng cao, điều này là cơ sở để chọn lựa các trọng số khi tiến hành hồi quy. Ngoài ra các thông số tới hạn của thành phần Mêtan cũng là đối tượng hiệu chỉnh do giá trị nhiệt độ tới hạn của mêtan có giá trị -115.8oF << nhiệt độ vỉa 348.8 oF, làm các thông số vật lý của mêtan có thể bị thay đổi (theo Tarek Ahmed).
3.3.2.2 Các bước hiệu chỉnh thông số trong phương trình trạng thái
Dựa vào quy trình đã được trình bày tại phần 2.3.2 các bước hiệu chỉnh thông số trong phương trình SRK3 mẫu chất lưu đáy giếng HD-3X được thực hiện như sau:
Bước 1: định nghĩa các thành phần nặng giả định bằng phương pháp nhóm theo tỷ phần mole. Các thành phần sẽ được nhóm như trong (hình 3.16) sau:
- Nhóm X1: C1 + N2 - Nhóm X2: C2 + CO2 - Nhóm C4: iC4 + nC4 - Nhóm C5: iC5 + nC5 - Nhóm C7+: C7 + C8 - Nhóm C9+: C9+C10+C11 - Nhóm C12+ Hình 3.16 Định nghĩa các thành phần nặng bằng phương pháp nhóm
Nguyên tắc nhóm các thành phần có cùng khối lượng phân tử tương đương nhau thành các thành phần giả định là nguyên tắc chung, thay đổi tùy từng trường hợp. Tuy nhiên theo tác giả có thể tham khảo thêm yếu tố tỷ phần mol của từng cấu tử để quyết
định số lượng nhóm và cách thức nhóm, các thành phần mol có tỷ phần nhỏ có thể được nhóm chung với nhau, thành phần có tỷ phần mol lớn có thể không cần nhóm. Cụ
thể trường hợp này tác giả lựa chọn 3 thành phần giả định: C7+ (C7+C8); C9+ (C9+C10+C11); thành phần C12+ được chọn thành 1 nhóm riêng.
69
Việc nhóm các thành phần xác định (SCN) nhằm giảm số lượng cấu tử tối ưu hóa cho bài toán mô phỏng vỉa về sau, tuy nhiên không nên quá lạm dụng kỹ thuật này để tránh tạo thành thành phần giả định có sai số lớn. Lưu ý số thành phần sau khi nhóm không nên dưới 6 thành phần (theo Curtis Whitson)
Bước 2: lựa chọn giá trị các thông số hồi quy cho hằng số Ω Ωa, b, các thông số
giá trị tới hạn Tc, pc, hệ số lệch tâmω của các thành phần C1, C7+, C9+, C12+. Các thông số này được tiến hành hồi quy theo nguyên tắc:
Các thông số có độ nhạy cao sẽ được hiệu chỉnh trước: mỗi thông số độ nhạy khác nhau được thống kê trong bảng phân tích độ nhạy của phần mềm PVTi (PVTi: Run\Regression\Sensitivity Analysis…). Các giá trị độ nhạy trên đường chéo chính của ma trận có giá trị càng lớn thì thông số có độ nhạy càng cao (hình 3.17). Các thông số này có thể được tham khảo để lựa chọn thứ tự ưu tiên các thông số hồi quy.
Hình 3.17 Bảng phân tích độ nhạy từng thông số theo ma trận Hessian
Không nên lựa chọn các thông số có mối tương quan chặt chẽ với nhau, khi hiệu chỉnh thông số này có thể ảnh hưởng đến thông số kia. Phần mềm PVTi cung cấp bảng thống kê phân tích mức độ tương quan giữa các thông số trong ma trận phân tích độ nhạy (PVTi: Run\Regression\Correlation…), trong đó giá trị càng gần -1 thì các thông số có ảnh hưởng trái ngược nhau.
70
Bước 3: hồi quy các thông số đã được lựa chọn và phân tích độ nhạy theo thứ tự
ưu tiên: hồi quy các giá trị áp suất tới hạn pc , hồi quy các giá trị nhiệt độ tới hạn Tc , hồi quy các giá trị hằng số Ω Ωa, b và cuối cùng là hồi quy các giá trị hệ số lệch tâm ω
Trong bước này ngoài việc lựa chọn thứ tự ưu tiên các thông số hồi quy, việc
đánh giá và đưa ra các trọng số (giá trị càng lớn mức độ ưu tiên càng cao) cho từng
thông số cũng được tiến hành với sự hỗ trợ của phần mềm PVTi, cho phép đặt trọng số cho từng thông số riêng biệt nhưng phải tuân theo quy luật gia tăng tuyến tính (1,2,3...). Kết quả cuối cùng sau khi đã lựa chọn, thiết lập các trọng số hồi quy và tiến hành hồi quy theo thứ tự ưu tiên như (hình 3.18) sau:
Hình 3.18 Các thông số được lựa chọn để tiến hành hồi quy
3.3.2.3 Kết quả quá trình mô phỏng thí nghiệm PVT bằng phương trình trạng thái sau khi đã hiệu chỉnh
Kết quả quá trình mô phỏng các thí nghiệm PVT bằng phương trình trạng thái SRK3 sau khi đã hiệu chỉnh được tham khảo so sánh với tiêu chuẩn sai số sau quá trình hiệu chỉnh của Công ty Dầu khí Mỹ-ConocoPhillips (bảng 3.3), cho thấy kết quả dự báo các thông số trong thí nghiệm CCE, CVD và áp suất điểm sương đều đạt kết quả tốt đến rất tốt, phù hợp với tất cả các số liệu thực nghiệm.