Akifer bağlantılı petrol rezervuarlarında formasyon test aleti ile yapılan aralıklı kararsız basınç testlerinin analizi

Üzerinde yaşadığımız yer kabuğunun hayranlık uyandırıcı ve oldukça karmaşık bir yapısı bulunmaktadır. Hatta yeraltında petrol ve gaz gibi hidrokarbon bulunan bölgelerin yapısı bu akışkanların depolanması için gerekli olan gözenekli ortamlar, akışkanların yeraltındaki formasyonlar arasında göç etmesini sağlayan mekanizmalar ve devasa boyutlardaki akiferler sebebiyle daha da karmaşık bir hal almaktadır. Ancak bu gibi hidrokarbon ihtiva eden bölgeler ne kadar karmaşık olursa olsun gözenekli ortam içinde yer alan akışkan miktarını gösteren porozite ve akış kapasitesini belirten geçirgenlik gibi kritik kayaç özelliklerinin gerekli birtakım hesaplamaların yapılabilmesi ve bu hesaplamalar ışığında ileriye dönük çalışmaların gerçekleştirilebilmesi adına tahmin edilebilmesi önem arz etmektedir. Bu ve buna benzer parametrelerin tahmini için endüstride çok çeşitli yöntemler kullanılmaktadır. Aralıklı kararsız basınç testi (IPTT), bilinmeyen parametrelerin tahmini için sektörde sıklıkla kullanılan bir test yöntemi olup test süresinin kısalığı ve düşük maliyetiyle endüstride tercih sebebidir. Formasyon testleri kategorisinde yer alan bu test belirli paker ve gözlem noktası konfigürasyonuna sahip bir alet ile gerçekleştirilmektedir. Ancak bu konfigürasyonlar sabit olmamakla birlikte elde edilmek istenen parametreye göre paker ve gözlem noktası adetleriyle oynanarak değiştirilebilir. Genellikle dikey ve yatay geçirgenlik parametlerinin tahmini için kullanılan bu test ile çok tercih edilmese de porozite-sıkıştırılabilirlik çarpımı bulmak için de kullanılabilir. Dikey ve yatay geçirgenlik gibi parametreler, IPT testleri ile elde edilen basınç verilerinin değerlendirilmesi sonucu gözlenen klasik radyal ve küresel akış rejimlerinin incelenmesiyle bulunabilir. Ancak tahmin edilen bu parametreler, akifer sistemlerine bağlı petrol rezervuarlarındaki gibi iki karışmaz faz arasında bir geçiş bölgesi bulunduğu durumlarda IPT testlerinde sağlanan teknolojik gelişmelere rağmen doğru olmayabilir. Bu gibi durumlarda, parametrelerin tahmini için regresyon analizi yapılması gereklidir. Ayrıca, IPT testlerinin kullanım alanlarından biride kuyu boyunca yapılan kısa süreli üretimlerden elde edilen su kesri değerlerinin incelenmesiyle akifer bağlantılı petrol rezervuarlarında görülen geçiş bölgesinin karakterizasyonudur. Bu geçiş bölgesinin daha iyi anlaşılması ve tanımlanması amacıyla su kesri ölçümlerine ek olarak formasyondan alınan akışkan örnekleri de kullanılır. Ancak, su kesri ölçümleri geçiş bölgesindeki su-petrol doymuşluğunun öğrenilmesi ve serbest su seviyesinin belirlenmesi dışında parametre tahmini için kullanılmamaktadır. Bu çalışmada, akifer sistemlerine bağlı bir geçiş bölgesine sahip petrol rezervuarlarında yapılan aralıklı kararsız basınç test verilerini kullanarak dikey geçirgenlik ve yatay geçirgenlik gibi parametrelerin yanı sıra göreli geçirgenlik ve kılcal basınç eğrilerinin tahmini yapılması amaçlanmıştır. Bu parametrelerin tahmini için IPT testleri vasıtasıyla paker ve gözlem noktasından gelen basınç verilerine ek olarak pakerden yapılan üretim ile ölçülen su kesri değerleri de dahil edilmiştir. Parametre tahmini için gerekli olan veri, sentetik olarak bundan sonraki adımlar izlenerek elde edilmiştir. İlk önce, radyal koordinatlarda yaratılacak rezervuar için kullanılması gereken optimum blok sayısını bulabilmek adına bir ticari simülatör yazılımı olan CMG-IMEX ile analitik yöntem kullanılarak elde edilen sonuçlar kıyaslanmıştır. Radyal koordinatlarda iki boyutlu olarak yaratılacak rezervuar için ilk denemede r yönündeki blok sayısı 50 olarak sabit tutulurken z yönünde 160, 264 ve 400 blok kullanılmıştır. Daha sonra ise r yönündeki blok sayıları 100 ve 150 ye çıkarılarak elde edilen değerler analitik çözüm ile kıyaslanmıştır. Sonuçların değerlendirilmesi ile r yönünde 50, z yönünde ise 264 blok kullanılması hem elde edilecek test verilerinin kalitesi hem de simülasyon işlemlerinin kısa sürede gerçekleşmesi adına optimum seçim olacağı ortaya çıkmıştır. Kullanılacak blok sayısının belirlenmesinin ardından tek kuyulu, petrol su sistemi içeren iki farklı rezervuar yine CMG-IMEX kullanılarak yaratılmıştır. Yaratılan bu rezervuarlar, içinde petrol-su geçiş bölgesi bulunan ve geçiş bölgesi bulunmayan olmak üzere iki farklı model olarak dizayn edilmiştir. Bu iki sistemin girdileri arasındaki tek fark geçiş bölgesinin oluşmasında rol sahibi olan kılcal basınçtır. Geçiş bölgesi olmayan petrol-su sistemine sahip rezervuarda kılcal basınç sıfır olarak alınırken geçiş bölgesi bulunan rezervuar modeli için tadil edilmiş Brooks-Corey modeli kullanılarak elde edilen kılcal basınç değerleri girilmiştir. Daha sonra kuyu boyunca farklı derinliklerde ve farklı bölgelerde birkaç adet IPT testi yapılmış ve basınç verisine ek olarak su kesri değerleri de ölçülmüştür. Bu iki farklı rezervuar modeli için petrol ve su bölgelerinde yapılan test derinlikleri aynı olup sadece basınç değerleri alınmıştır. Diğer taraftan kılcallık etkilerinin görüldüğü rezervuar modelinde geçiş bölgesinde yapılan testlerde basınç değerlerine ek olarak su kesri ölçümü de yapılmıştır. Sadece geçiş bölgesinde yapılan test adeti, petrol ve su bölgelerinde yapılan birer adet testin aksine 3 olup model ve bölge fark etmeksizin gerçekleştirilen tüm testlerin süreleri 4 saat olarak belirlenmiştir. Parametre tahmini için gerekli olan veri alındıktan sonra bilinmeyen değerlerin tahmin edilebilmesi için gradyan tabanlı yaklaşım metodu ve CMG yazılımının parametre tahmini yapmaya yardımcı modülü olan CMOST kullanılmıştır. Tahmin edilmeye çalışılan parametrelerden olan dikey ve yatay geçirgenlik değerleri, geçiş bölgesi olmayan model için petrol ve su bölgelerinde ayrı ayrı yapılan IPT testlerinden elde edilen basınç ölçümleri kullanılarak gradyan tabanlı yaklaşım metodu ile lineer olmayan regresyon yapılarak bulunmaya çalışılmıştır. Bu parametreler, petrol-su geçiş bölgesi bulunan modelde ise tüm bölgelerde yapılan testlerin basınç ölçümlerinden faydalanılarak yine aynı gradyan tabanlı yaklaşım metodu ile tahmin edilmiştir. Yine aynı parametreler sadece petrol-su geçiş bölgesi bulunan model için CMOST ile tahmin edilmeye çalışılmıştır. İleriki aşamalarda, göreli geçirgenlik ve kılcal basınç eğrileri, tadil edilmiş Brooks-Corey modelinin parametreleri sayesinde IPT testleri ile geçiş bölgesinden elde esilen su kesri değerlerine dayanarak CMOST programı ile elde edilmiştir. Bu tahminde dikey ve yatay geçirgenlik değerlerinin bilindiği kabul edilip regresyona dahil edilmemiştir. Son olarak ise tüm parametreler, yatay ve dikey geçirgenlik ile göreli geçirgenlik ve kılcal basınç eğrileri geçiş bölgesindeki su kesri ölçümlerine ek olarak tüm bölgelerdeki basınç değerleri ile yine CMOST programı kullanılarak tahmin edilmiştir. Sonuçlar, dikey ve yatay geçirgenliklerin, kılcal basıncın sıfır olduğu durumlarda gradyan tabanlı yaklaşım ile rahatlıkla tahmin edilebilirken aynı metodun geçiş bölgesinin olduğu durumda yaklaşık değerler verdiğini göstermektedir. Diğer yandan, yatay geçirgenlik ve anizotropi oranı değerlerinin, geçiş bölgesinin bulunduğu durumda CMOST programı ile daha iyi bir şekilde tahmin edilebildiği saptanmıştır. Elde edilen diğer bir sonuç ise sadece test yapılan bölgenin bilinmeyenleri isabetli bir şekilde tahmin edilebilmektedir. Test bölgesi dışındaki parametreler ise yeterince iyi tahmin edilememektedir. Göreli geçirgenlik ve kılcal basınç eğrilerinin tahmin edilmeye çalışıldığı iki durum içinse, ortak bir sonuç olarak eğrilerin yeterince iyi bir tahminle elde edilebildiği söylenebilmektedir.