Optimale olieproductie

r.ir. Paul van den Hof en prof.dr.ir. Okko Bosgra, beiden Delft Centre for Systems and Control (3mE), prof.dr.ir. Jan Dirk Jansen, sectie petroleumwinning (CiTG)

Tussenstand: Nog anderhalf jaar te gaan

Maarten Zandvliet (Foto: Sam Rentmeester/FMAX)

“Het leuke van meet- en regeltechniek is dat je het overal op kunt toepassen. Op fabricageprocessen, medische apparatuur, windmolens, van alles. Ik pas het in mijn promotie toe op modellen voor olie- en gaswinning.

In olievelden wordt met injectieputten water in de grond geïnjecteerd. Dat water duwt de olie richting productieputten, die de olie omhoog zuigen. Meestal gebeurt dit op de conventionele manier, waarbij de kleppen van de injectie- en productieputten in eerste instantie helemaal open staan. Zodra uit een van de productieputten geen olie maar water komt, wordt deze snel gesloten. Tegenover deze reactive control van de putten staat een nieuwe, meer dynamische methode: optimal control. De kleppen kunnen dan op ieder moment in alle mogelijke standen worden gezet, zó dat er over een periode van dertig jaar zoveel mogelijk olie wordt geproduceerd.

De standen die de kleppen moeten hebben voor optimalisatie van de olieproductie, worden berekend aan de hand van modellen van het olieveld. Met deze modellen houd ik me bezig.

Ik gebruik meet- en regeltechniek om de optimale standen van de kleppen te berekenen én om zo goed mogelijk om te gaan met de onzekerheden in de modellen. Een olieveld zit op kilometers diepte en om een model te maken moet je veel aannames doen. Je hebt dus te maken met grote onzekerheid. Voor een olieveld bestaat een heel scala aan mogelijke modellen, waarvan je niet weet welke de werkelijkheid het beste benadert. Daarom bereken ik de optimalisatie van de klepstanden niet voor één model, maar voor honderd modellen. Daarnaast gebruik ik, om de onzekerheid te verkleinen, meetdata van druksensoren in de putten om te zien hoe goed de modellen de werkelijkheid benaderen en ze aan te passen.

Voor oliebedrijven is er al een interessante conclusie uit mijn onderzoek gekomen. Samen met een afstudeerder, Gijs van Essen, heb ik honderd modellen van hetzelfde olieveld doorgerekend. Daar kwam uit dat de gemiddelde olieproductie in al die modellen een stuk hoger is als je gebruik maakt van optimal control in plaats van reactive control. Meer kans op meer geld dus.

Bij optimal control van de putten is het opmerkelijk dat, hoewel de kleppen alle standen kunnen aannemen, ze in veel gevallen helemaal open of helemaal dicht zullen staan. Ik vermoedde dit effect, de zogenaamde bang-bang control, al een jaar geleden. Het is leuk om te zien dat, als ik de modellen optimaliseer, mijn vermoeden waar blijkt.

Hoewel ik op verschillende plekken werk, bij 3mE, mijnbouwkunde, thuis of bij medefinancier Shell, voer ik de optimalisaties van modellen bij Shell uit. Eerst gebruikte ik kleine, relatief simpele modellen, maar nu wil ik realistischer uitkomsten. Dus worden de modellen groter en de rekentijd langer. Als je, zoals ik, de optimalisatie van honderd modellen wilt berekenen, doen zelfs de snelle computers bij Shell er nog drie weken over.” (MM)

Naam: Ir. Maarten Zandvliet (28)

Nationaliteit: Nederlandse

Onderwerp: Toepassing van meet- en regeltechniek in olie- en gaswinning

Promotor: Prof.dr.ir. Paul van den Hof en prof.dr.ir. Okko Bosgra, beiden Delft Centre for Systems and Control (3mE), prof.dr.ir. Jan Dirk Jansen, sectie petroleumwinning (CiTG)

Tussenstand: Nog anderhalf jaar te gaan

Maarten Zandvliet (Foto: Sam Rentmeester/FMAX)

“Het leuke van meet- en regeltechniek is dat je het overal op kunt toepassen. Op fabricageprocessen, medische apparatuur, windmolens, van alles. Ik pas het in mijn promotie toe op modellen voor olie- en gaswinning.

In olievelden wordt met injectieputten water in de grond geïnjecteerd. Dat water duwt de olie richting productieputten, die de olie omhoog zuigen. Meestal gebeurt dit op de conventionele manier, waarbij de kleppen van de injectie- en productieputten in eerste instantie helemaal open staan. Zodra uit een van de productieputten geen olie maar water komt, wordt deze snel gesloten. Tegenover deze reactive control van de putten staat een nieuwe, meer dynamische methode: optimal control. De kleppen kunnen dan op ieder moment in alle mogelijke standen worden gezet, zó dat er over een periode van dertig jaar zoveel mogelijk olie wordt geproduceerd.

De standen die de kleppen moeten hebben voor optimalisatie van de olieproductie, worden berekend aan de hand van modellen van het olieveld. Met deze modellen houd ik me bezig.

Ik gebruik meet- en regeltechniek om de optimale standen van de kleppen te berekenen én om zo goed mogelijk om te gaan met de onzekerheden in de modellen. Een olieveld zit op kilometers diepte en om een model te maken moet je veel aannames doen. Je hebt dus te maken met grote onzekerheid. Voor een olieveld bestaat een heel scala aan mogelijke modellen, waarvan je niet weet welke de werkelijkheid het beste benadert. Daarom bereken ik de optimalisatie van de klepstanden niet voor één model, maar voor honderd modellen. Daarnaast gebruik ik, om de onzekerheid te verkleinen, meetdata van druksensoren in de putten om te zien hoe goed de modellen de werkelijkheid benaderen en ze aan te passen.

Voor oliebedrijven is er al een interessante conclusie uit mijn onderzoek gekomen. Samen met een afstudeerder, Gijs van Essen, heb ik honderd modellen van hetzelfde olieveld doorgerekend. Daar kwam uit dat de gemiddelde olieproductie in al die modellen een stuk hoger is als je gebruik maakt van optimal control in plaats van reactive control. Meer kans op meer geld dus.

Bij optimal control van de putten is het opmerkelijk dat, hoewel de kleppen alle standen kunnen aannemen, ze in veel gevallen helemaal open of helemaal dicht zullen staan. Ik vermoedde dit effect, de zogenaamde bang-bang control, al een jaar geleden. Het is leuk om te zien dat, als ik de modellen optimaliseer, mijn vermoeden waar blijkt.

Hoewel ik op verschillende plekken werk, bij 3mE, mijnbouwkunde, thuis of bij medefinancier Shell, voer ik de optimalisaties van modellen bij Shell uit. Eerst gebruikte ik kleine, relatief simpele modellen, maar nu wil ik realistischer uitkomsten. Dus worden de modellen groter en de rekentijd langer. Als je, zoals ik, de optimalisatie van honderd modellen wilt berekenen, doen zelfs de snelle computers bij Shell er nog drie weken over.” (MM)