Three-Phase Coning

1. Judul

Second Comparative Solution Project: A Three-Phase Coning Study

2. Author

H. G. Weinstein, J. E. Chappelear, dan J. S. Nolen.

3. Publikasi

Journal of Petroleum Technology, Vol. 38, No. 3, Maret 1986, mulai hlm. 345. Society of Petroleum Engineers, SPE-10489-PA.

4. Background

Comparative solution project pertama menunjukkan manfaat benchmark bersama, tetapi belum secara khusus menguji interaksi tiga fase di sekitar sumur. Three-phase coning merupakan persoalan yang sensitif terhadap grid, capillary transition, well representation, relative permeability, dan kestabilan numerical scheme.

Kasus kedua dirancang dengan densitas minyak dan air yang hampir sama, capillary transition zone yang luas, solution GOR yang tinggi, serta satu production well di pusat model radial. Kombinasi tersebut menghasilkan tantangan konvergensi yang relevan untuk mengevaluasi simulator multifasa.

5. Objective

Tujuan penelitian adalah membandingkan prediksi sebelas simulator untuk kasus gas coning dan water coning tiga fase, serta menilai pengaruh discretization scheme, nonlinear solution method, time-step control, dan well-block representation terhadap hasil simulasi.

6. Method

Sebelas organisasi menjalankan model radial cross-section dengan data batuan, fluida, relative permeability, capillary pressure, dan jadwal produksi yang seragam selama 900 hari. Keluaran utama meliputi oil rate, water cut, GOR, bottomhole pressure, pressure drawdown, jumlah time step, dan jumlah Newton iteration.

Formulasi peserta mencakup block-centered grid dan point-centered grid serta berbagai tingkat implicitness. Perbedaan posisi titik hitung terhadap sumur dianalisis secara khusus untuk menjelaskan deviasi pressure drawdown.

7. Result

Kurva oil rate, water cut, GOR, dan bottomhole pressure dari sebagian besar peserta menunjukkan tingkat kesesuaian yang tinggi. Penyimpangan utama terjadi pada pressure drawdown milik simulator Gulf yang menggunakan point-centered grid. Setelah posisi titik hitung dikoreksi secara logaritmik dari 2,0 ft menjadi basis yang sebanding dengan 0,84 ft, hasil tersebut konsisten dengan peserta lain.

Variasi kebutuhan time step dan Newton iteration menunjukkan bahwa kesamaan hasil fisik tidak selalu diikuti efisiensi numerik yang sama. Simulator dengan formulasi lebih implicit umumnya lebih stabil pada perubahan laju dan fase yang tajam.

8. Conclusion

Sebelas simulator menghasilkan solusi yang konsisten untuk sebagian besar parameter produksi, meskipun menggunakan formulasi numerik yang berbeda. Perbedaan konvensi grid dan lokasi pressure reference dapat menghasilkan deviasi semu yang perlu dinormalisasi sebelum hasil dibandingkan.

Studi ini menegaskan bahwa evaluasi simulator harus mencakup definisi output, lokasi titik hitung, dan karakteristik numerik, bukan hanya perbandingan kurva produksi.

9. Strength and Weakness

Strength

• Menguji persoalan three-phase coning yang sensitif secara fisik dan numerik.
• Melibatkan sebelas simulator dengan formulasi grid dan solver yang beragam.
• Menyertakan indikator performa numerik selain keluaran produksi.
• Mengidentifikasi secara kuantitatif pengaruh posisi pressure node terhadap drawdown.

Weakness

• Model bersifat sintetis dan tidak divalidasi terhadap data lapangan atau eksperimen.
• Perbedaan grid convention menjadi variabel pengganggu dalam perbandingan langsung.
• Ukuran model yang kecil membatasi generalisasi performa komputasi ke model lapangan berskala besar.
• Kesesuaian hasil agregat belum menjamin representasi coning lokal yang identik.