Integrated Well Placement and Completion Optimization using Heuristic Algorithms: A Case Study of an Iranian Carbonate Formation

[1] Pan, Y.  (1995).   Application  of  Least  Squares   and  Kriging  in  Multivariate  Optimizations  of  Field  Development  Scheduling  and Well  Placement  Design, Stanford University.

[2] Knudsen,  B.R.  and  Foss,  B.  (2013). " Shut- in  based  production  optimization  of  shale - gas  systems."  Computers  &  Chemical  Engineering.  Vol. 58 , pp.  54 -67.

[3] Tavallali,  M.,  Karimi,  I.,  Teo,  K.,  Baxendale,  D. and  Ayatollahi,  S.  (2013).  "Optimal  producer well  placement   and   production   planning   in  an   oil   reservoir. " Computers & Chemical Engineering.  Vo l .   55 , pp.  109 – 125 .

[4] Shakhsi - Niaei,  M.,  Iranmanesh,  S.H.  and  Tora - bi,  S.A.  ( 2014 ).  "Optimal  planning  of  oil  and  gas  development  projects  considering  long - term  pro - duction  and  transmission. "  Computers & Chemical  Engineering.  Vol.  65,  pp. 67 -80.

[5] Brouwer,  D.  and  Jansen,  J.  (2002).  "Dynamic  optimization  of  water  flooding  with  smart  wells  using    optimal    control    theory ."   in  European  Petroleum   Conferenc,  Society  of Petroleum  Engineers.

[6] Sarma,  P.,  Durlofsky,  L.J.,  Aziz,  K.  and  Chen,  W.H.  (2006).  "Efficient  real-time  reservoir  management  using  adjoint -based  optimal   control  and   model  updating. "  Computational  Geosciences.  Vo l.  10 , No.  1,  pp. 3 - 36.

[7] Zandvliet,  M.,  Handels,  M.,  van  Essen,  G.,  Brouwer,  R.  and  Jansen,  J. -D.   (2008 ).  "Adjoint based   well - placement   optimization  under  production  constraints. "  SPE Journal.  Vol.  13,  No.  04, pp.  392- 399 .

[8] Wang,  C.,  Li,  G.   and  Reynolds,  A.C.  (2009 ).  "Production  optimization in closed - loop reservoir management. "  SPE  journal.  Vol.  14,  No.  03,  pp.  506 - 523.

[9] Zhou,  K.,  Hou,  J.,  Zhang, X.,  Du, Q.,  Kang,  X.  and  Jiang,   S.   ( 2013).  "Optimal   control   of   polymer   flooding  based  on  simultaneous  perturbation  st ochastic  appro ximation  method  guided  by  finite  difference  gradient. "  Computers  &  Chemical  Engineering .  Vol.  55,  pp.  40 – 49 .

[10] Volkov,  O.  and  Voskov,  D.  (2016).  "Effect  of  time  stepping  strategy  on  adjoint-based  product-ion optimization."  Computational Geosciences.  Vol.  20 , No. 3,  pp.  707- 722 .

[11] Yeten,  B.,  Durlofsky,  L.J.   and  Aziz,  K.  ( 2002).  "Optimization   of  nonconventional   well  type,  location  and  trajectory."  in  SPE  annual  technical   conference  and  exhibition.  Society  of  Petroleum   Engineers.

[12] Matott,  L.S.  (2006).  Application  of  heuristic   optimization  to  groundwater  management.  State University of New York at Buffalo.

[13] Wang,  C.,  Li,  G,  and  Reynolds,  A.C.  (2007).  "Optimal  well  placement  for  production  optimi-zation."  in  Eastern  Regional  Meeting.  Society  of  Petroleum  Engineers.

[14] Onwunalu,  J.E.  and   Durlofsky,  L.  (2011). "A new   well-pattern-optimization  procedure  for   large- scale  field  development." SPE  Journal.  Vo l .  16, No. 3,  pp. 594-607.

[15] Wang, H., Echeverrí a -Ciaurri, D., Durlofsky, L. and Cominelli, A. ( 2012).  "Optimal  well  placement under  uncertainty  using a retrospective  optimization  framework. "  SPE   Journal.  Vol.  17 ,  No.  1,   pp.  112 -121 .

[16] Bouzarkouna,  Z.,  Ding,  D.Y.  and  Auger,  A.  (2013). "Partially  separated   metamodels  with  evolution  strategies  for  well-placement  optimiza tion. "  SPE Journal.  Vol.  18, No. 06, pp. 1003-1011.

[17] Forouzanfar,  F.,  Poquioma,  W.E.  and  Reynolds, A.C.  (2015 ). "A covariance matrix adaptation algorithm for simultaneous estimation of optimal  placement  and  control  of  production  and  water  injection    wells."  in SPE   Reservoir  Simulation  Symposium . Society of Petroleum Engineers.

[18] Jesmani, M., Bellout, M.C.,  Hanea, R.  and Foss, B.  ( 2016).  "Well  placement  optimization  subject  to  realistic  field  development  constraints." Computational  Geosciences.   Vo l .  20,  No.  6,  pp.  1185 -1209 .

[19] Al  Dossary,  M.A.  and  Nasrabadi,  H.  (2016). "Well  placement   optimization  using  imperialist  competitive    algorithm."  Journal    of   Petroleum    Science and Engineering.  Vol. 147,  pp.  237-248.

[20] Nozohour-leilabady,  B.  and  Fazelabdolabadi,  B. (2016). "On  the  application  of  artificial  bee  colony  (ABC)  algorithm  for  optimization  of  well  placements   in   fractured   reservoirs;   efficiency   comparison with the particle swarm optimization (PSO) methodology." Petroleum.  Vol. 2,  No.  1,  pp. 79-89.

[21] Rodrigues,  H. W.  L,  Prata,  B. A.,  and  Bonates, T.  O.  (2016). "Integrated  optimization  model  for  location   and   sizing   of   offshore   platforms   and   location  of  oil  wells." Journal of Petroleum Science  and Engineering.  Vol. 145,  pp. 734 -741.

[22] Arnold,  D.,  Demyanov,  V.,  Christie,  M.,  Bakay,  A., and Gopa, K. (2016).   "Optimisation of decision  making   under  uncertainty   throughout   field   lifetime:  A  fractured  reservoir  example." Compu ters  & Geosciences.  Vol. 95,  pp.  123-139.

[23] Wang,  X.,  Haynes,  R.   D.,  and  Feng,  Q.  (2016). "A multilevel  coordinate  search  algorithm for well  placement, control and joint optimizationz." Computers &  Chemical  Engineering.  Vol. 95,  pp.  75-96.

[24] Shirangi,  M.G.,  Volkov,  O.,  and  Durlofsky,  L.J.   (2017).   "Joint  Optimization  of  Economic  Project   Life  and  Well  Controls. "  in  SPE  Reservoir  Simulation Conference  Society of Petroleum Engineers.

[25] Lu,   R.,   Forouzanfar,   F.,  and   Reynolds,  A.   (2017).   "Bi-Objective  Optimization  of  Well  Placement  and  Controls  Using  StoSAG."   in  SPE  Reservoir  Simulation  Conference .  Society  of Petroleum   Engineers.

[26] Ramirez,   B.,  Joosten,   G.,   Kaleta,   M.,   and   Gelderblom,  P.  (2017).   "Model-Based  Well  Location  Optimization  A   Robust  Approach."   in SPE  Reservoir Simulation Conference.  Society of Petroleum   Engineers.

[27] Thimmisetty,  C.,  Tsilifis,  P.,  and  Ghanem,  R.   (2017).  "Homogeneous chaos basis adaptation for design  optimization  under  uncertainty:  Application  to  the  oil  well  placement  problem." AI EDAM. Vol.  31, No. 3,  pp.  265 - 276.

[28] Montazeri,  M.  and  Sadeghnejad,  S.  (2017).  "An  Investigation   of   Optimum   Miscible   Gas    Flooding  Scenario:  A  Case  Study  of  an  Iranian   Carbonates  Formation."  Iranian  Journal  of  Oil  &  Gas  Science  and  Technology.  Vol. 6,  No.  3,   pp.  41 -54.

[29] Javaheri,   P.  and   Sadeghnejad,  S.   (2017).  "Effect   of   Injection   Pattern   Arrangements   on   Formation  Connectivity  During  Water  Flooding." in SPE  Europec  featured  at  79_th  EAGE  Conference  and Exhibition.  Society of Petroleum Engineers.

[30] Sadeghnejad,  S.  and   Masihi,  M.   (2017). "Analysis  of  a  more  realistic  well  representation  during   secondary   recovery  in  3-D  continuum  models. "  Computational  Geosciences.   Vol.  21 ,  No.  5, pp.  1035-1048.

[31] Zhang, Y., Lu, R., Forouzanfar,  F.  and  Reynolds,  A.C.  (2017). "Well  placement  and  control  opti-mization  for  WAG/SAG  processes   using  ensemblebased   method."  Computers  &  Chemical  Engineer-ing.  Vol.  101 ,  pp.  193 – 209 .

[32] Ghanem,  R.,  Soize,  C.   and  Thimmisetty,  C.  (2018).   "Optimal  well - placement using probabili -stic  learning. "  Data - Enabled  Discovery  and  Appli - cations.  Vol.  2,  No.  1, pp.  4 - 20.

[33] Nwachukwu, A.,  Jeong, H., Pyrcz, M.  and  Lake,  L.W.  (2018 ).  "Fast  evaluation  of  well  placements  in heterogeneous reservoir models using machine  learning. "  Journal of Petroleum Science and Engin-eering. Vol.  163,  pp.  463 – 475 .

[34] Rahmanifard,  H.  and   Plaksina,  T.   (2018).  "Application  of  fast  analytical  approach  and  AI  optimization   techniques   to   hydraulic   fracture    stage  placement  in  shale  gas  reserve oirs. "  Journal  of  Natural  Gas  Science  and  Engineering.  Vol.  52,  pp.  367-378.

[35] El  Ouahed,  A.K.,  Tiab,  D.  and  Mazouzi,  A.   (2005).  Application   of   artificial   intelligence  to   characterize   naturally   fractured   zones   in   Hassi   Messaoud  Oil  Field,  Algeria. Journal  of  Petroleum   Science  and  Engineering.   Vol.  49 ,  No.  3,  pp.  122 – 141 .

[36] Humphries, T.D.,  Haynes,  R.D.  and  James, L.A.  (2014).  "Simultaneous and sequential approaches  to   joint   optimization   of   well   placement  and   control. "  Computational  Geosciences.   Vol,  No.  18,  No.  3,  pp.  433 - 448.

[37] Li,  L.  and  Jafarpour,  B.  ( 2012).  "A  variable- control well placement optimization for  improved  reservoir  development." Computational  Geosciences.  Vo l.   16,  No.  4,  pp.  871 – 889 .

[38] Karaboga,   D.   and   Basturk,   B.   (2007 ). "A  powerful  and  efficient  algorithm  for  numerical  function  optimization:  artificial  bee  colony  (ABC)   algorithm." Journal  of  global  optimization.   Vol.  39,  No.  3,  pp.  459- 471 .

[39] Poli, R.,  Kennedy, J.,  and Blackwell, T. (2007).  "Particle  swarm  optimization. "  Swarm  intelligence.  Vol.  1,  No,  1,  pp.  33-57 .

[40] Karaboga, D. and Basturk, B. ( 2008).   "On  the  performance    of    artificial   bee    colony    (ABC)    algorithm." Applied   soft   computing.   Vo l.   8,  No.  1,  pp.  687 - 697.

[41] Karaboga,  D.  and  Ozturk,  C.  (2011).  "A  novel   clustering  approach:  Artificial  Bee  Colony  (ABC)   algorithm." Applied soft computing.   Vol.  11  No.  1,  pp.  652- 657 .

[42] Kennedy,  J.,( 2011)   "Particle swarm  optimization ..."  in  Encyclopedia of machine learning , Springer. p.  760 – 766 .  Springer US.

[43] Civicioglu,  P.  and  Besdok,   E.   (2013). "A  conceptual   comparison  of   the  Cuckoo -search, particle  swarm  optimization,  differential  evolution and artificial bee colony algorithms."  Artificial intelligence review.  Vol.  39, No. 4,  pp.  315 – 346 .

[44] Eberhart, R.  and Kennedy, J. (1995).    "A  new  optimizer  using  particle  swarm  theory."  In  Micro Machine    and    Human    Science,   1995.    MHS' 95 .,  Proceedings  of  the  Sixth  International Symposium  on , pp.  39 - 43  IEEE.

[45] Zheng,  Y. L., Ma, L. H., Zhang, L.Y. and Qian, J. X.   (2003 ).  "Empirical   study  of  particle  swarm   optimizer  with  an  increasing  inertia  weight. "  in  Evolutionary  Computation,  2003 . CEC' 03 . The 2003 Congress on ,  Vol.  2003 , pp,  221 - 226.  IEEE.

[46] Hu,  X.,  Eberhart,  R.   C.  and  Shi,  Y.  ( 2003).  "Engineering  optimization  with  particle  swarm." in Swarm  Intelligence  Symposium,  2003 .  SIS' 03 .  Proceedings of the  2003  IEEE . pp. 53 - 57,  IEEE.

[47] Karaboga,   D.   (2005 ).  "An   idea   based   on   honey  bee  swarm  for  numerical  optimization."   (Vol.  200 ).    Technical  report - tr06 ,  Erciyes  university,   engineering   faculty,   computer  engineering  department.

[48] Tereshko,   V.  and   Loengarov,   A.   (2005). "Collective  decision  making  in  honeybee  foraging  dynamics." Computing  and  Information  Systems. Vol.  9, No.  3,  pp.  1 -7.

[49] Beckner,   B.   and   Song,   X.   (1995 ).   "Field  development planning using simulated annealing-optimal  economic  well  scheduling  and  placeme nt. "  in  SPE annual technical conference and exhibi-tion . Society of Petroleum Engineers.

[50] Badru,  O.  (2003 ). Well - placement  optimization   using   the   quality   map  approach, Report,  Department  of  Petroleum  Engineering,  Stanford  University.

[51] Sarma,  P.,  Aziz,  K.   and  Durlofsky,  L.J.  (2005).   "Implementation  of  adjoint  solution  for optimal   control  of  smart  wells."  in  SPE Reservoir  Simulation Symposium. Society of Petroleum Engineers.

[52] Bangerth,  W.,  Klie,  H.,  Wheeler,  M.,  Stoffa,  P.  and  Sen,  M.  (2006).  "On  optimization  algorithms   for  the  reservoir  oil  well  placement  problem."  Computational Geosciences.  Vol.  10 , No. 3,  pp.  303 - 319.

[53] Afshari,  S.,  Aminshahidy,  B.,  and  Pishvaie,   M.R.   (2011).  "Application   of   an   improved   ha-rmony  search  algorithm  in  well  placement  optimization  using  streamline  simulation ."   Journal of Petroleum  Science  and  Engineering .  Vol.  78,  No.  3,  pp.  664 - 678.

[54] Shirangi,   M.G.   and   Durlofsky,   L.J.   (2015).  "Closed- loop  field  development  under  uncertai-nty  by  use  of  optimization  with  sample  validation. "  SPE Journal .  Vol.  20, No.  5,  pp.  908- 922 .

[55] Bukhamsin,  A.Y.,  Farshi,  M.M.   and  Aziz,  K.   (2010).  "Optimization  of  multilateral  well  design  and  location  in  a  real  field  using  a  continuous   genetic    algorithm ."   in  SPE/DGS   Saudi   Arabia    Section    Technical   Symposium   and   Exhibition,  Society  of  Petroleum  Engineers.

[56] Pajonk,  O.,  Schulze-riegert,  R.,  Krosche,  M.,  Hassan, M.  and  Nwakile,  M.M.  ( 2011).  "Ensemble-based   water   flooding   optimization   applied  to  mature  fields."  in  SPE  Middle  East  Oil  and  Gas  Show  and  Conference .  Society  of  Petroleum  Engineers.