Les applications de l’industrie de l’énergie améliorent l’efficacité

Une équipe de chercheurs de l’Université de Houston a développé une série d’applications numériques pour rendre les processus de l’industrie énergétique plus efficaces. Trois calculateurs en ligne innovants, le plus récent étant le calculateur de pression minimale de miscibilité des gaz d’hydrocarbures UH (MMP), sont mis gratuitement à la disposition des professionnels de l’industrie.

Avec l’orientation de l’industrie vers la capture, l’utilisation et le stockage du carbone (CCUS) et une économie nette zéro, l’injection de gaz pourrait jouer un rôle vital. Le MMP est la propriété clé qui détermine la faisabilité associée à l’efficacité d’un projet d’injection de gaz, l’une des méthodes les plus efficaces pour la récupération assistée du pétrole.

De plus, il fournira un point d’étalonnage pour les projets de séquestration du dioxyde de carbone lorsque des hydrocarbures sont présents. Les nouveaux calculateurs pour les hydrocarbures MMP, le dioxyde de carbone MMP et la viscosité peuvent aider les ingénieurs sur le terrain à économiser du temps, des ressources et des fonds en permettant des dépistages et des calculs plus rapides.

L’équipe est composée de Birol Dindoruk, professeur doté de l’Association américaine des ingénieurs de forage en génie pétrolier, chimique et biomoléculaire à l’UH ; Mohamed Soliman, président du département de génie pétrolier de l’UH ; et Utkarsh Sinha, qui a obtenu une maîtrise en génie pétrolier de l’UH en 2018. Les trois chercheurs se sont rencontrés lorsque Sinha était étudiante diplômée.

“Ces applications fournissent une méthode rapide et robuste pour fournir la valeur MMP lors de l’injection de gaz avec des entrées facilement disponibles en main et avec une précision nettement supérieure à toutes les méthodes en place utilisées dans l’industrie”, a déclaré Sinha.

Le dioxyde de carbone et les gaz d’hydrocarbures sont les gaz les plus couramment utilisés pour les procédés d’injection de gaz. Ces gaz ont plusieurs objectifs, notamment faciliter la séquestration du dioxyde de carbone et optimiser les niveaux de pression pour une efficacité maximale.

“Le comportement de la phase dioxyde de carbone/huile est très différent des comportements de la phase hydrocarbure gaz/huile”, a déclaré Dindoruk. “Nous avons donc dû développer différents outils avec une gamme étendue de capacités. Nous proposons différentes approches pour la mesure de la MMP.”

Compte tenu de l’évolution rapide de l’industrie de l’énergie et reconnaissant que les ingénieurs et le personnel technique n’ont pas nécessairement le luxe de tester et de mettre en œuvre des idées partagées dans des articles universitaires, l’équipe de recherche était déterminée à mettre ces outils “au bout des doigts des utilisateurs”, a ajouté Dindoruk.

“Nous ne voulons pas que nos idées et nos découvertes n’existent que sur papier”, a-t-il déclaré. “Nous voulons que nos outils et techniques soient déployés et utilisés par d’autres pour améliorer l’efficacité de ces processus.”

En rendant les applications disponibles gratuitement, les chercheurs espèrent tirer parti des commentaires des utilisateurs pour apporter des améliorations, voire développer de nouvelles applications.

Calculateur de viscosité UH

L’application de viscosité calcule l’épaisseur du brut à l’état naturel, également appelé pétrole mort, nécessitant très peu d’informations. Il s’agit d’une méthode complète, qui peut mesurer une large gamme de viscosité d’huile, d’une fraction de centipoise (cp), une unité de mesure de la viscosité, à un million de cp.

“Si nous connaissons une viscosité à une température, nous pouvons obtenir n’importe quelle viscosité à n’importe quelle température dans le domaine que nous avons établi”, a déclaré Dindoruk. “C’est vraiment utile car cela nous aide à contourner les limites de la mesure de la viscosité de l’huile à haute température.”

Plus de détails sur cette application sont disponibles dans l’article “Modèle de viscosité d’huile morte augmentée par apprentissage automatique pour tous les types d’huile”.

Les chercheurs ont intégré l’apprentissage automatique dans leur travail, les incitant à collecter des données abondantes avec l’aide de divers contributeurs. L’équipe a utilisé ces données pour créer des versions optimales des modèles suivants.

“Nous avons acquis des connaissances et des idées précieuses grâce à ce travail, et nous sommes reconnaissants à tous ceux qui nous ont aidés dans ce voyage”, a déclaré Dindoruk.

Calculatrice MMP de dioxyde de carbone UH

Le dioxyde de carbone et les gaz d’hydrocarbures sont couramment utilisés dans les procédés d’injection de gaz, en particulier pour la séquestration du dioxyde de carbone et la récupération assistée du pétrole. Cependant, le dioxyde de carbone se comporte différemment des autres gaz, de sorte que des méthodes spéciales sont nécessaires pour calculer le MMP pour les flux de gaz carbonique. La méthode la plus largement acceptée consiste à utiliser un appareil à tube mince, mais elle a des limites en termes de temps et d’exigences matérielles. Les chercheurs ont également développé des corrélations en utilisant des techniques de régression pour estimer le MMP, mais elles aussi ont des limites.

L’équipe UH a exploré deux approches différentes pour calculer rapidement le MMP pour l’injection de dioxyde de carbone à l’aide de méthodes statistiques et d’apprentissage automatique décrites dans l’article publié “Prediction of CO₂ Pression minimale de miscibilité à l’aide d’un modèle basé sur l’apprentissage automatique augmenté.” Ces modèles considèrent la composition et la température de l’huile comme paramètres d’entrée. Le modèle hybride proposé fonctionne mieux que les corrélations et les méthodes d’apprentissage automatique existantes, couvrant une large gamme de valeurs MMP , dit Dindoruk.

Calculateur MMP d’hydrocarbures UH

Les gaz d’hydrocarbures sont un bon choix pour l’injection de gaz car ils sont facilement disponibles dans de nombreuses situations. Lorsque les gaz se mélangent bien avec l’huile, cela aide à extraire plus d’huile du réservoir. L’utilisation de gaz d’hydrocarbures pour l’injection présente des avantages supplémentaires :

Ils peuvent être comprimés localement à des pressions élevées.

Il réduit le torchage, qui brûle l’excès de gaz, ou la ventilation lorsqu’il n’y a aucun moyen pratique de le transporter sur des distances relativement longues. Le torchage et la ventilation, où le dioxyde de carbone est généré ainsi que le méthane, contribuent également aux émissions de gaz à effet de serre.

Étant donné que ces gaz sont déjà dans l’huile, ils sont moins susceptibles de causer des problèmes comme la corrosion.

Pour améliorer la récupération du pétrole et calculer la bonne quantité de gaz nécessaire, les chercheurs se sont concentrés sur le MMP. Dans cette étude la plus récente, “Modèle basé sur les données guidé par la physique pour estimer la pression minimale de miscibilité (MMP) pour les gaz d’hydrocarbures”, l’équipe a utilisé un modèle appelé Light Gradient Boost (Light GBM) pour estimer la MMP pour l’injection de gaz d’hydrocarbures. Ils ont également déterminé la quantité minimale de gaz d’hydrocarbures plus lourds nécessaire pour atteindre le MMP cible.

“Cela permet d’atteindre la pression souhaitée sans avoir besoin de compresseurs coûteux ni risquer d’endommager le réservoir”, a déclaré Dindoruk. “Nous avons testé notre modèle et l’avons comparé à d’autres méthodes, et il a obtenu de meilleurs résultats en termes de précision.”

Les modèles UH tiennent compte de la physique du mélange de gaz et de pétrole et tiennent compte des facteurs d’entrée importants qui affectent la pression de miscibilité. Le deuxième modèle MMP est destiné aux gaz d’hydrocarbures et il complète la gamme d’outils.

“En utilisant ces deux applications MMP, les utilisateurs peuvent effectuer des calculs avec les différents mélanges”, a déclaré Dindoruk. “Nous nous efforçons de fournir des solutions de bout en bout aux problèmes pratiques.”

L’équipe de recherche UH travaille déjà sur la conception d’un autre outil pratique pour mesurer la solubilité du dioxyde de carbone dans des saumures réalistes avec des sels mélangés, qui est un sujet important pour l’évaluation de la séquestration du dioxyde de carbone dans les aquifères salins profonds – restez à l’écoute pour cet outil.