Evaluation of Residual Oil Saturation With Use of Single Well Chemical Tracer Test Swctt For Estimation of Eor Efficiency. From Theory to Experiment

This article provides a brief overview of the theory of tracer studies, describes approaches to the interpretation of tracer studies using both analytical methods and hydrodynamic modeling, compares the results of analytical and numerical interpretation. The article also describes the problems that arise during the interpretation of real case study.

Hydrocarbon saturation determination with the single-well-chemical-tracer-test under laboratory conditions

Nowadays the share of hard-to-recover reserves is growing, and to maintain oil production on necessarily level, we need to involve hard-to-recover reserves or to increase oil production efficiency on a brownfields due to enhanced oil recovery. The efficiency of enhanced oil recovery can be estimated by oil saturation reduction. Single-well-chemical-tracer-test (SWCTT) is increasingly used to estimate oil saturation before and after enhanced oil recovery application. To interpret results of SWCTT, reservoir simulation is recommended. Oil saturation has been calculated by SWCTT interpretation with use of reservoir simulator (CMG STARS). Distribution constants has been corrected due to results of real core sample model, and core tests has been successfully simulated. Obtained values of oil saturation corresponds with real oil saturation of samples. Thus, SWCTT as a method of oil saturation estimation shows good results. This method is promising for enhanced oil recovery efficiency estimation.

A mass-weighted isentropic coordinate for mapping chemical tracers and computing atmospheric inventories

We introduce a transformed isentropic coordinate Mθe, defined as the dry air mass under a given equivalent potential temperature surface (θe) within a hemisphere. Like θe, the coordinate Mθe follows the synoptic distortions of the atmosphere but, unlike θe, has a nearly fixed relationship with latitude and altitude over the seasonal cycle. Calculation of Mθe is straightforward from meteorological fields. Using observations from the recent HIAPER Pole-to-Pole Observations (HIPPO) and Atmospheric Tomography Mission (ATom) airborne campaigns, we map the CO2 seasonal cycle as a function of pressure and Mθe, where Mθe is thereby effectively used as an alternative to latitude. We show that the CO2 seasonal cycles are more constant as a function of pressure using Mθe as the horizontal coordinate compared to latitude. Furthermore, short-term variability in CO2 relative to the mean seasonal cycle is also smaller when the data are organized by Mθe and pressure than when organized by latitude and pressure. We also present a method using Mθe to compute mass-weighted averages of CO2 on a hemispheric scale. Using this method with the same airborne data and applying corrections for limited coverage, we resolve the average CO2 seasonal cycle in the Northern Hemisphere (mass-weighted tropospheric climatological average for 2009–2018), yielding an amplitude of 7.8 ± 0.14 ppm and a downward zero-crossing on Julian day 173 ± 6.1 (i.e., late June). Mθe may be similarly useful for mapping the distribution and computing inventories of any long-lived chemical tracer.

Επαλήθευση αριθμητικού μοντέλου ποιότητας του αέρα και ανάπτυξη μετεπεξεργαστικού φίλτρου

Αντικείμενο της παρούσας διδακτορικής διατριβής είναι η αξιολόγηση της επίδοσης αριθμητικού μοντέλου ποιότητας του αέρα και η ανάπτυξη μετεπεξεργαστικού φίλτρου για τη βελτίωση της απόδοσης του. Η περιοχή μελέτης είναι η Νοτιοανατολική Ευρώπη και ιδιαίτερη έμφαση θα δοθεί στην περιοχή της Ανατολικής Μεσογείου. Στο πρώτο μέρος της διατριβής αξιολογείται η ικανότητα δύο συστημάτων μοντέλων να αναπαραγάγουν την επίδραση των Ετησιών ανέμων στα επίπεδα του επιφανειακού όζοντος στην Ανατολική Μεσόγειο. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιείται το παγκόσμιο μοντέλο MACC (Monitoring Atmospheric Composition and Climate) Reanalysis IFS - MOZART (Integrated Forecast System - Model for Ozone and Related chemical Tracer) και το σύνολο περιφερειακών μοντέλων MACC-II (MACC-Interim Implementation). Η αξιολόγηση πραγματοποιείται για τρεις σταθμούς υποβάθρου που βρίσκονται στη Μάλτα, στην Κύπρο και την Κρήτη για μια χρονική περίοδο πέντε μηνών (Μάιος - Σεπτέμβριος) για τα έτη 2011-2012. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι παρόλο που τα δύο συστήματα μοντέλων υποεκτιμούν συστηματικά τις συγκεντρώσεις του επιφανειακού όζοντος, μπορούν να συλλάβουν ως ένα βαθμό την επίδραση των Ετησιών με το σύνολο των περιφερειακών μοντέλων να αναπαράγει καλύτερα τις τιμές του όζοντος σε σύγκριση με το παγκόσμιο μοντέλο. Στο δεύτερο μέρος της μελέτης αξιολογείται η επίδοση του φωτοχημικού μοντέλου CAMx (Comprehensive Air Quality Model with Extensions) που συνδυάζεται με το μετεωρολογικό μοντέλο WRF (Weather Research και Forecasting). Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιούνται προσομοιώσεις για τα επίπεδα των O3, ΝΟ2, ΝΟ, SO2, CO και των αιωρούμενων σωματιδίων. Οι προσομοιώσεις αυτές συγκρίνονται με επίγειες μετρήσεις από 28 σταθμούς παρακολούθησης της ατμοσφαιρικής ρύπανσης για την Ελλάδα. Η αποτίμηση της επίδοσης του μοντέλου WRF-CAMx αφορά σε ένα μήνα για κάθε εποχή του έτους 2012 και πιο συγκεκριμένα στους μήνες Ιανουάριο, Απρίλιο, Ιούλιο και Οκτώβριο. Τα αποτελέσματα της αξιολόγησης δείχνουν ότι η επίδοση του WRF-CAMx είναι ικανοποιητική για τα αιωρούμενα σωματίδια και τους αέριους ρύπους σχεδόν για όλους τους σταθμούς. Λιγότερο καλή είναι η επίδοση του μοντέλου για το SO2. Το μοντέλο φαίνεται να υπερεκτιμά τις συγκεντρώσεις του όζοντος σε αρκετούς σταθμούς με αποτέλεσμα μια μικρή συνολική υπερεκτίμηση με εξαίρεση τον Ιούλιο. Για τους υπόλοιπους αέριους ρύπους, το μοντέλο εμφανίζει μικρή υποεκτίμηση των επιπέδων συγκέντρωσης. Τα επίπεδα συγκέντρωσης των αιωρούμενων σωματιδίων PM10, εμφανίζουν μικρή υπερεκτίμηση κατά τη διάρκεια του Ιανουαρίου και Απριλίου και υποεκτίμηση τους άλλους δύο μήνες. Παρόμοια αποτελέσματα υπολογίζονται και για τα ΡΜ2.5. Ο στόχος της τελευταίας μελέτης είναι η βελτίωση της επίδοσης του μοντέλου WRF-CAMx στην προσομοίωση των επιπέδων ρύπανσης στην Ελλάδα. Για το σκοπό αυτό αναπτύχτηκε στο Εργαστήριο Φυσικής της Ατμόσφαιρας του τμήματος Φυσικής του Πανεπιστήμιου Πατρών μετεπεξεργαστικό φίλτρο που βασίζεται στη μεθοδολογία Analog Ensemble (AnEn). Το φίλτρο εφαρμόζεται στις προσομοιώσεις του όζοντος και των αιωρούμενων σωματιδίων. Η AnEn αναζητά analogs σε προβλέψεις του παρελθόντος για να διορθώσει την παρούσα πρόβλεψη. Όπως αποδεικνύεται από την αποτίμηση της εφαρμογής του φίλτρου οι διορθωμένες προβλέψεις εμφανίζονται σημαντικά βελτιωμένες σε σχέση με τις αρχικές προβλέψεις του μοντέλου. Πιο συγκεκριμένα, παρατηρείται μια σαφής βελτίωση της συσχέτισης μεταξύ των διορθωμένων προβλέψεων και των παρατηρήσεων.

Groundwater Recharge in the Cerrado Biome, Brazil—A Multi-Method Study at Experimental Watershed Scale

Groundwater recharge is a key hydrological process for integrated water resource management, as it recharges aquifers and maintains the baseflow of perennial rivers. In Brazil, the Cerrado biome is an important continental recharge zone, but information on rates and spatial distribution is still lacking for this country. The objective of this work was to characterize the groundwater recharge process in phreatic aquifers of the Cerrado biome. For this, an experimental watershed representative of the referred biome was established and intensively monitored. The methodology consisted of an inverse numerical modeling approach of the saturated zone and three classic methods of recharge evaluation—hydrological modeling, baseflow separation, and water table elevation. The results indicated average potential recharge around 35% of the annual precipitation, average effective recharge around 21%, and higher rates occurring in flat areas of Ferralsols covered with natural vegetation of the Cerrado biome. As the level of uncertainty inferred from the methods was high, these results were considered a first attempt and will be better evaluated by comparison with other methods not applied in this work, such as the lysimeter and chemical tracer methods.

Diagnosing Hydraulic Fracture Geometry, Complexity, and Fracture Wellbore Connectivity Using Chemical Tracer Flowback

The productivity of a hydraulically fractured well depends on the fracture geometry and fracture–wellbore connectivity. Unlike other fracture diagnostics techniques, flowback tracer response will be dominated only by the fractures, which are open and connected to the wellbore. Single well chemical tracer field tests have been used for hydraulic fracture diagnostics to estimate the stagewise production contribution. In this study, a chemical tracer flowback analysis is presented to estimate the fraction of the created fracture area, which is open and connected to the wellbore. A geomechanics coupled fluid flow and tracer transport model is developed to analyze the impact of (a) fracture geometry, (b) fracture propagation and closure effects, and (c) fracture complexity on the tracer response curves. Tracer injection and flowback in a complex fracture network is modeled with the help of an effective model. Multiple peaks in the tracer response curves can be explained by the closure of activated natural fractures. Low tracer recovery typically observed in field tests can be explained by tracer retention due to fracture closure. In a complex fracture network, segment length and permeability are lumped to define an effective connected fracture length, a parameter that correlates with production. Neural network-based inverse modeling is performed to estimate effective connected fracture length using tracer data. A new method to analyze chemical tracer data which includes the effect of flow and geomechanics on tracer flowback is presented. The proposed approach can help in estimating the degree of connectivity between the wellbore and created hydraulic fractures.

A mass-weighted atmospheric isentropic coordinate for mapping chemical tracers and computing inventories

We introduce a transformed isentropic coordinate Mθe, defined as the dry air mass under a given equivalent potential temperature surface (θe) within a hemisphere. Like θe, the coordinate Mθe follows the synoptic distortions of the atmosphere, but unlike θe, has a nearly fixed relationship with latitude and altitude over the seasonal cycle. Calculation of Mθe is straightforward from meteorological fields. Using observations from the recent HIPPO and Atom airborne campaigns, we map the CO2 seasonal cycle as a function of pressure and Mθe, where Mθe is thereby effectively used as an alternative to latitude. We show that the CO2 cycles are more constant as a function of pressure using Mθe as the horizontal coordinate compared to latitude. Furthermore, short-term variability of CO2 relative to the mean seasonal cycle is also smaller when the data are organized by Mθe and pressure than when organized by latitude and pressure. We also present a method using Mθe to compute mass-weighted averages of CO2 on a hemispheric scale. Using this method with the same airborne data and applying corrections for limited coverage, we resolve the average CO2 seasonal cycle in the Northern Hemisphere (mass weighted tropospheric climatological average for 2009–2018), yielding an amplitude of 7.8 ± 0.14 ppm and a downward zero-crossing at Julian day 173 ± 6.1 (i.e., late June). Mθe may be similarly useful for mapping the distribution and computing inventories of any long-lived chemical tracer.