能源行业应用程序提高效率

摘要 休斯顿大学的一组研究人员开发了一系列数字应用程序,以提高能源行业流程的效率。三个创新的在线计算器,最新的是UH碳氢化合物气体最小混溶

休斯顿大学的一组研究人员开发了一系列数字应用程序,以提高能源行业流程的效率。三个创新的在线计算器,最新的是UH碳氢化合物气体最小混溶压力(MMP)计算器,免费提供给行业专业人士。

随着该行业的重点转向碳捕获、利用和储存(CCUS)和净零经济,注气可以发挥至关重要的作用。MMP是决定注气工程可行性和效率的关键特性,是提高采收率最有效的方法之一。

此外,当存在碳氢化合物时,它将为二氧化碳封存项目提供一个校准点。新的碳氢化合物MMP、二氧化碳MMP和粘度计算器可以帮助现场工程师通过更快的筛选和计算来节省时间、资源和资金。

该团队由美国钻井工程师协会石油、化学和生物分子工程教授BirolDindoruk组成;石油工程UH系主任穆罕默德·索利曼(MohamedSoliman);和UtkarshSinha,他于2018年在休斯敦大学获得石油工程硕士学位。三位研究人员在Sinha读研究生时相识。

Sinha说:“这些应用程序提供了一种快速、稳健的方法,可以在注气过程中提供MMP值,手头有易于获得的输入,并且准确度明显高于行业中使用的任何现有方法。”

二氧化碳和碳氢化合物气体是气体注入过程中最常用的气体。这些气体有多种用途,包括促进二氧化碳封存和优化压力水平以实现最高效率。

“二氧化碳/油相行为与碳氢化合物气/油相行为非常不同,”Dindoruk说。“因此,我们必须开发具有更广泛功能的不同工具。我们正在提供不同的MMP测量方法。”

考虑到快节奏的能源行业,并认识到工程师和技术人员不一定有足够的时间来测试和实施学术论文中分享的想法,研究团队决心将这些工具带到“用户的指尖”,补充说丁多鲁克。

“我们不希望我们的想法和发现只存在于纸上,”他说。“我们希望我们的工具和技术能够被其他人部署和使用,以提高这些流程的效率。”

通过免费提供这些应用程序,研究人员希望从用户的反馈中吸取经验进行改进,甚至开发新的应用程序。

UH粘度计算器

粘度应用程序计算自然状态下的原油(也称为死油)的厚度,需要的信息很少。这是一种全量程方法,可以测量各种油品粘度——从几分之一厘泊(cp)(粘度测量单位)到一百万cp。

“如果我们知道一个温度下的一种粘度,我们就可以在我们建立的范围内获得任何温度下的任何粘度,”Dindoruk说。“这非常有用,因为它可以帮助我们解决在高温下测量油粘度的局限性。”

有关此应用程序的更多详细信息,请参阅文章“所有油类的机器学习增强死油粘度模型”。

研究人员将机器学习整合到他们的工作中,促使他们在各种贡献者的帮助下收集了大量数据。该团队利用这些数据创建了后续模型的最佳版本。

“我们通过这项工作获得了宝贵的知识和见解,我们感谢在此过程中帮助过我们的每一个人,”Dindoruk说。

UH二氧化碳MMP计算器

二氧化碳和碳氢化合物气体通常用于注气过程,特别是用于二氧化碳封存和提高石油采收率。然而,二氧化碳的行为不同于其他气体,因此需要特殊方法来计算二氧化碳气流的MMP。最广泛接受的方法是使用细管设备,但它在时间和材料要求方面有局限性。研究人员还使用回归技术开发了相关性来估计MMP,但它们也有局限性。

UH团队探索了两种不同的方法,使用已发表的论文“使用基于增强机器学习的模型预测CO2最小混溶性压力”中描述的统计和机器学习方法来快速计算二氧化碳注入的MMP。这些模型将油的成分和温度作为输入参数。Dindoruk说,所提出的混合模型比现有的相关性和机器学习方法表现更好,涵盖了广泛的MMP值。

UH碳氢化合物MMP计算器

烃类气体是注气的不错选择,因为它们在许多情况下都很容易获得。当气体与石油充分混合时,它有助于从储层中提取更多的石油。使用碳氢化合物气体进行注入还有其他优势:

它们可以在局部被压缩到高压。

它减少了燃烧,即燃烧掉多余的气体,或者在没有切实可行的方法将其输送到相对较远的距离时进行排放。产生二氧化碳和甲烷的燃烧和排放也会导致温室气体排放。

由于这些气体已经存在于油中,因此它们不太可能引起腐蚀等问题。

为了提高石油采收率并计算所需的正确气体量,研究人员将重点放在了MMP上。在最近的这项研究中,“物理学指导的数据驱动模型估算烃类气体的最小混相压力(MMP)”,该团队使用一种称为光梯度增强(LightGBM)的模型来估算烃类气体注入的MMP。他们还确定了达到目标MMP所需的重烃气体的最小量。

“这有助于在不需要昂贵的压缩机或冒损坏储层的风险的情况下实现所需的压力,”Dindoruk说。“我们测试了我们的模型并将其与其他方法进行了比较,它在准确性方面表现更好。”

UH模型考虑了油气混合的物理特性,并考虑了影响混相压力的重要输入因素。第二个MMP模型用于碳氢化合物气体,它完成了工具范围。

“使用这两个MMP应用程序,用户可以对不同的混合物进行计算,”Dindoruk说。“我们力求为实际问题提供端到端的解决方案。”

UH研究团队已经在着手设计另一种实用工具,用于测量二氧化碳在实际混合盐盐水中的溶解度,这是评估深层盐水层中二氧化碳封存的重要课题——敬请期待该工具。

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