Multi-objective Optimization of Gas Injection in Common Fields with Emphasis on the Fisical Regime of Different Type of Oil Contracts (A Case Study)

Document Type : Research Paper

Authors

1 Multi-objective Optimization of Gas Injection in Common Fields with Emphasis on the Fisical Regime of Different Type of Oil Contracts (A Case Study)

2 Institute of Petroleum Engineering, School of Chemical Engineering, College of Engineering, University of Tehran, Iran

3 Institute of Liquefied Natural Gas, School of Chemical Engineering, College of Engineering, University of Tehran, Iran

10.22078/pr.2024.5298.3350

Abstract

Common field oil recovery had always been a priority for political and governance reasons. In addition to the technical factors of field development, the fisical aspects of the development is also an effective factor in the progress. One of the most important effective factors in financing aspect of IOR/ EOR is selection and adjustment fisical system of oil contracts. The current research was performed on a simulated model of a field in the Southwest of Iran, with the variables of oil production and gas injection rates , the perforation interval, and the location of new wells. The cumulative production and oil migration in the reservoir were investigated as optimization functions. The optimization of these variables to achieve the desired technical functions has been done with NSGA-II evolutionary algorithm. After obtaining a set of equivalent optimal answers (Pareto front), Net present value and government fisical income as economical functions were investigated in three fisical models of  the Buyback, Production Share Contract and Iran Petroleum Contracts. After optimization process of the technical objective functions, a hundred different scenarios have been proposed. After the technical and fisical investigations and comparison between the three contracts, it was found that the current net value of Iran Petroleum Contracts was higher than the other two types of contracts. Also, the final fisical income of the field has generally decreased from the scenarios with emphasis on cumulative production to the scenarios with emphasis on less migration. Buyback contract, the net present value is independent of technical functions. The other two types of contracts produced different net present value and the government’s earnings on different condition.

Keywords

Main Subjects


[1]. Schulze-Riegert, R., Krosche, M., Fahimuddin, A., & Ghedan, S. (2007). Multiobjective optimization with application to model validation and uncertainty quantification. In SPE Middle East Oil and Gas Show And Conference (pp. SPE-105313). SPE. doi.org/10.2118/105313-MS.##
[2]. Del Ser, J., Osaba, E., Molina, D., Yang, X.S., Salcedo-Sanz, S., Camacho, D., Das, S., Suganthan, P.N., Coello, C.A.C. and Herrera, F., (2019). Bio-inspired computation: Where we stand and what's next. Swarm and Evolutionary Computation, 48, pp.220-250. doi.org/10.1016/j.swevo.2019.04.008. ##
[3]. Onwunalu, J. E., & Durlofsky, L. J. (2010). Application of a particle swarm optimization algorithm for determining optimum well location and type. Computational Geosciences, 14, 183-198. https://doi.org/10.1007/s10596-009-9142-1.##
[4]. Siavashi, M. , & Yazdani, M. (2018). A comparative study of genetic and particle swarm optimization algorithms and their hybrid method in water flooding optimization. Journal of Energy Resources Technology, 140(10), 102903.   doi: 10.1115/1.4040059##
[5]. Hojjati, A., Monadi, M., Faridhosseini, A., & Mohammadi, M. (2018). Application and comparison of NSGA-II and MOPSO in multi-objective optimization of water resources systems. Journal of Hydrology and Hydromechanics, 66(3), 323-329. https://doi.org/10.2478/johh-2018-0006.##
[6]. Harding, T. J., Radcliffe, N. J., & King, P. R. (1998). Hydrocarbon production scheduling with genetic algorithms. SPE Journal, 3(02), 99-107. https://doi.org/10.2478/johh-2018-0076##
[7]. Fichter, D. P. (2000, October). Application of genetic algorithms in portfolio optimization for the oil and gas industry. In SPE Annual Technical Conference and Exhibition? (pp. SPE-62970). SPE. doi.org/10.2118/62970-MS.##
[8]. Emerick, A. A., Silva, E., Messer, B., Almeida, L. F., Szwarcman, D., Pacheco, M. A. C., & Vellasco, M. M. (2009, February). Well placement optimization using a genetic algorithm with nonlinear constraints. In SPE Reservoir Simulation Conference? (pp. SPE-118808). SPE. doi.org/10.2118/118808-MS.##
[9]. Hajizadeh, Y. (2007, April). Viscosity prediction of crude oils with genetic algorithms. In SPE Latin America and Caribbean Petroleum Engineering Conference (pp. SPE-106763). SPE. doi.org/10.2118/106763-MS.##
[10]. Han, Y. M., Park, C., & Kang, J. M. (2010, June). Estimation of future production performance based on multi-objective history matching in a waterflooding project. In SPE Europec featured at EAGE Conference and Exhibition? (pp. SPE-130500). SPE. doi.org/10.2118/130500-MS.##
[11]. Yasari, E., Pishvaie, M. R., Khorasheh, F., Salahshoor, K., & Kharrat, R. (2013). Application of multi-criterion robust optimization in water-flooding of oil reservoir. Journal of Petroleum Science and Engineering, 109, 1-11. doi.org/10.1016/j.petrol.2013.07.008.##
[12]. Christie, M., Eydinov, D., Demyanov, V., Talbot, J., Arnold, D., & Shelkov, V. (2013, February). Use of multi-objective algorithms in history matching of a real field. In SPE Reservoir Simulation Conference? (pp. SPE-163580). SPE. doi.org/10.2118/163580-MS.##
[13]. Bagherinezhad, A., Bozorgmehry, R. B., & Pishvaie, M. R. (2017). Multi-criterion based well placement and control in the water-flooding of naturally fractured reservoir. Journal of Petroleum Science and Engineering, 149, 675-685. doi.org/10.1016/j.petrol.2016.11.013.##
[14]. Menad, N. A., & Noureddine, Z. (2019). An efficient methodology for multi-objective optimization of water alternating CO2 EOR process. Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, 99, 154-165. doi.org/10.1016/j.jtice.2019.03.016.##
[15]. Moradi, T., & Rasaei, M. R. (2017). Automated reservoir management using multi-objective simulation optimization and SA model. Journal of Petroleum Science and Engineering, 150, 91-98. doi.org/10.1016/j.petrol.2016.11.024.##
[16]. Kanaani, M., Sedaee, B., Asadian-Pakfar, M., Gilavand, M., & Almahmoudi, Z. (2023). Development of multi-objective co-optimization framework for underground hydrogen storage and carbon dioxide storage using machine learning algorithms. Journal of Cleaner Production, 386, 135785. doi.org/10.1016/j.jclepro.2022.135785.##
[17]. محاسنی، م. ر. و صدایی، ب.، (1400)، انتخاب سناریو بهینه ازدیاد برداشت تحت عدم قطعیت با مدل احتمالی سطح پاسخ و معیارهای تصمیم‌گیری کمی برای یکی از مخازن ناهمگن عظیم ایران، دوماهنامه پژوهش نفت، 117، (95-78): doi: civilica.com/doc/1348148.##
[18]. شکری، پ.، فریدزاد، ع. ، تکلیف، ع. و دهقانی، ت. ، برآورد مسیر بهینه تولید میدان نفتی آزادگان جنوبی با تأکید بر تولید صیانتی بر اساس الگوریتم تکاملی بهینه‌سازی ازدحام ذرات (PSO)، (1396)، اقتصاد انرژی ایران (اقتصاد محیط زیست و انرژی)، 6، (22): (105-75). doi.org/10.22054/jiee.2017.7996.##
[19]. Cameron, P. D. (2006). The rules of engagement: developing cross-border petroleum deposits in the North Sea and the Caribbean. International & Comparative Law Quarterly, 55(3), 559-586. doi: 10.1093/iclq/lei105.##
[20]. Weems, P., & Fallon, A. (2012). Strategies for development of cross-border petroleum reservoirs. King & Spalding: Energy Newsletter, Transactional Transactions.##
[21]. زینلی حسنوند، م. و هاشمی، ا. ، عوامل مؤثر بر مهاجرت سیال و تولید بهینه از میادین مشترک، ماهنامه علمی اکتشاف و تولید نفت و گاز، ۱۳۹۲، ۱۰۳.##
[22]. امامی میبدی ع.، حسینی، م.، ابراهیمی م.، سوری ع. و حاجی میرزایی م. ع. (1395)، بررسی مسیر بهینه بهره برداری اقتصادی از مخازن نفتی با استفاده از قراردادهای خدماتی بیع متقابل-مطالعه موردی یکی از میادین نفتی جنوب غرب ایران، فصلنامه پژوهش‌ها و سیاست‌های اقتصادی، 24، 77، (63-94): doi.org/10.22054/jiee.2016.8443.##
[23]. منظور، د.، کهن هوش‌نژاد، ر. و امانی، م. (1395)، ارزیابی مالی قراردادهای منتخب بیع متقابل نفتی و مقایسه آن با قراردادهای مشارکت در تولید، پژوهشنامه اقتصاد انرژی ایران، 5، 18، (217-179): doi.org/10.22054/jiee.2016.3229.##
[24]. شکوهی، م. ر.، سلیمانی، م.، شیخی‌نژاد مقدم ر. و کاتبی آ. (1395)، مقایسه تطبیقی کارایی رژیم مالی قراردادهای بیع متقابل و قراردادهای نوین نفتی ایران، پژوهشنامه اقتصاد انرژی ایران، 5، 20، (113-79). doi.org/10.22054/jiee.2016.3229.##
[25]. صاحب هنر، ح.، لطعلی‌پور، م. ر.، هوشمند م.، فیضی م.، (1396) مقایسه تطبیقی رژیم مالی قراردادهای جدید نفتی ایران (IPC) و قراردادهای مشارکت در تولید: آزادگان جنوبی، فصلنامه نظریه‌های کاربردی اقتصاد، 4، 1، (1180-87):Q48 ،L24. dio.org/61/JEL.##
[26]. صاحب هنر، ح.، طاهری‌فرد ع.، مریدی فریمانی ف. و مهدوی ر. (1396). ارزیابی مالی-اقتصادی قراردادهای جدید نفتی ایران (IPC): مطالعه موردی فاز سوم میدان دارخوین، فصلنامه تحقیقات مدل‌سازی اقتصادی، 28، doi.org/10.22054/jiee.2016.1338.##
[27]. فرخی ع. و عبانیان م.، (1397)، مطالعه مقایسه‌ای جذابیت اقتصادی و مالی قراردادهای جدید و بیع متقابل: نمونه موردی: میدان نفتی در بلوک اناران، فصلنامه راهبردی سیاست‌گذاری عمومی، 8، 27. SID. https://sid.ir/paper/229871/fa.##
[28]. کاووسی، ش.، فلاحی، م. ع.، رزمی، م. ج. (1397)، مقایسه تطبیقی توزیع منافع بین طرفین قراردادهای نفتی بیع متقابل، مشارکت در تولید و قراردادهای جدید نفتی ایران مطالعه موردی میادین نفتی سروش و نوروز، پژوهشنامه اقتصاد انرژی ایران، 7، 12، (26-1): doi.org/10.22054/jiee.2016.2734.##
[29]. دیباوند ه.، طاهری‌فرد ع.، فرید‌زاده ع.، تکلیف ع.، بحرالعلوم م. م. (1397)، مقایسه ابعاد مالی قراردادهای جدید نفتی ایران (IPC) و بیع متقابل: مطالعه موردی فازهای 4 و 5 میدان گازی پارس جنوبی، پژوهشنامه اقتصاد انرژی ایران، سال هفتم، 26، (77-514): doi.org/10.22054/jiee.2018.2119.##
[30]. محمودی و.، ابراهیمی ن. و قاسمی ص.، (1398)، مقایسه مسیر بهینه تولید شرکت‌های بین المللی نفتی و شرکت ملی نفت در چارچوب قراردادهای جدید نفت ایران (IPC) با تأکید بر تولید صیانتی- مطالعه موردی میدان نفتی درود، فصلنامه پژوهش‌های سیاستگذاری و برنامه ریزی انرژی، 5، 17، (66-33): doi.org/10.22054/jiee.2018.1754.##
[31]. ابراهیمی، ن.، منتظر، م. و مسعودی، ف. (1393)، اصول قانونی حاکم بر قراردادهای خدماتی بالادستی صنعت نفت و گاز ایران، پژوهشنامه اقتصاد انرژی ایران، 3، 12. doi.org/10.22054/jiee.2018.8117.##
[32]. آرامی، ا.، رستمزاد، ح. و لاجوردی، ا. (1401)، ارزیابی میادین مشترک و قراردادهای نفتی کشورهای دارای میادین مشترک با ایران، ماهنامه علمی اکتشاف و تولید نفت و گاز، 1401، 206، civilica.com/doc/1678148.##