Článek nastiňuje alternativní přístupy k získávání informací o vrtech, pojednává o příkladech implementace hlubinných technologií pro hodnocení dynamiky provozu vrtu a poskytuje analýzu výsledků monitorování a výzkumu vrtů při řízení a geologických a technických rozhodnutích v otázkách přítoku. nařízení.
Nárůst těžby ropy v Rusku v současnosti a v blízké budoucnosti je mimo jiné spojen se zprovozněním nalezišť s kontaktními zásobami. Ropné a plynárenské společnosti rozvíjejí především taková pole pomocí horizontálních systémů vrtů. Horizontální vrty umožňují zvýšit kontaktní plochu produktivní části formace s vrtem, zvýšit průtoky a injektivitu a také zvýšit faktor obnovy ropy v poli jako celku. V podmínkách vývoje tenkých ropných lemů, přítomnosti masivních plynových uzávěrů, heterogenitě vlastností ložiska a vícefázové filtraci formační kapaliny je potřeba zajistit efektivní sledování provozu vrtu v produkční části ložiska, získávání kvalitních dat z vrtu pro rozhodování v otázkách regulace výroby a řízení přítoku tekutin jsou prioritami.
Hlavním problémem při odvodňování takových ložisek je průnik volného plynu do vrtu zónami se zvýšenou propustností, a to i v důsledku nerovnoměrného rozložení pracovního tahu. Úkolem terénních vývojových inženýrů je v tomto případě minimalizovat riziko rychlého růstu plynového faktoru v počáteční fázi provozu vrtu. K vyřešení tohoto problému se používá speciální vybavení: zavádějí se pasivní zařízení pro regulaci přítoku, autonomně nastavitelné regulační ventily přítoku a inteligentní systémy doplňování vrtů. Pro kontrolu takových studní jsou nutné speciální studie nebo neustálé sledování.
Metody a technologie pro monitorování nádrží
Analýza geologických a terénních dat z provozu vrtu, interpretace těžebních dat při vrtání a výsledky hydrodynamického modelování nám umožňují podmíněně identifikovat intervaly pravděpodobného vstupu průlomového plynu do plynového uzávěru, ale taková data nestačí k rozhodnutí vedení o provádění cyklu vrtných operací za účelem selektivní izolace intervalů vrtů, práce s plynem.
K takovému rozhodnutí je nutné skutečně provést terénní geofyzikální studie horizontální části vrtu a analyzovat výsledky charakteristik přítoku a jeho složení při různých tlacích ve dně. Pouze interpretace skutečných měření vícefázového průtoku v podmínkách nádrže může být základem pro plánování izolačních prací a dodatečných provozních nákladů pro provozovatele [1].
Tradičním zdrojem informací o dynamice provozu vrtů je terénní geofyzikální průzkum.
Horizontální vrty se vyznačují specifickými režimy proudění se silnou separací fází (bublinatá, zvlněná atd.). Jedním z důležitých bodů je potřeba správně identifikovat režim proudění. Různé režimy průtoku vytvářejí omezení, která ovlivňují výkon konvenčních obecných snímačů průtoku a složení, jako jsou rotační měřiče a hustoměry, stejně jako tradiční metody pro interpretaci výsledků měření.
Vrtané horizontální studny nejsou téměř nikdy horizontální. Ve skutečnosti mají složitou trajektorii, a to zase ovlivňuje povahu proudění (obrázek 1). Při interpretaci těžebních protokolů je důležité porozumět skutečné trajektorii vrtu, protože jakékoli změny ve sklonu mají významný dopad na režim proudění a tím i profil proudění. A někdy, ve zvláště obtížných případech, mohou výsledné zpětné toky (recirkulace) zkreslit údaje mechanického měření průtoku.
Moderní softwarové a hardwarové systémy jsou schopny zaznamenat složité režimy proudění ve spádu. Souhrn dat získaných z interpretace výsledků zaznamenaných všemi senzory zařízení umožňuje posoudit dynamiku proudění tekutiny pro každou jednotlivou fázi. Parametry průtoku jsou monitorovány v reálném čase a jsou řešeny následující úlohy:
– přímé měření fázového složení ve vrtu, rychlostního profilu proudění, rychlosti proudění různých fází;
– výpočet průtoku pro několik fází;
– stanovení průtoku ve vrtu ve dvou směrech (recirkulace);
Stojí za zmínku, že vysoký obsah volného (průlomového) plynu v produktu, vysoký průtok vrtu a značná délka horizontálního úseku vrtu výrazně komplikují práci kabelových technologií pro geofyzikální kontrolu souvrství. Hlavním technickým problémem při studiu horizontálních vrtů je potřeba dodávat přístroje do intervalu průzkumu, který se provádí vinutými trubkami nebo spádovým traktorem [2].
V šelfových podmínkách navíc v důsledku řady faktorů omezujících provádění standardních těžebních geofyzikálních průzkumů v těžebních vrtech, jako je omezená dostupnost ústí vrtů, relativně malá vertikální hloubka vrtů s výraznou odchylkou dna od vertikály, jako např. i za účelem optimalizace a monitorování procesu Výrobní operátoři využívají k získávání informací kontinuální monitorovací systémy založené na technologii distribuovaného měření teploty.
Vláknové optické distribuované snímání teploty využívá průmyslový laser, který vysílá světelné pulzy po vláknu rychlostí 10 nanosekund. Jak se pulsy pohybují podél vlákna, malá část světla je rozptýlena zpět ke zdroji záření. Většina zpětného rozptylu, Rayleighův rozptyl, má stejnou optickou vlnovou délku jako laser a není citlivý na teplotu. Malá část světla je však rozptýlena v důsledku Ramanova jevu a tato část rozptylu závisí na teplotě. Teplota ve všech bodech po délce optického vlákna je určena záznamem světla odraženého Ramanovým rozptylem jako funkce času [3].
Existuje několik způsobů, jak vést kabel z optických vláken podél horizontálního vrtu. Například pro nepřetržité monitorování horizontálních injektážních vrtů je na zadní stranu potrubí instalován optický kabel pomocí svorek (a perforované trubky jsou použity v intervalu formování) a poté je potrubí spuštěno na dno vrtu . Pro monitorování metod tepelného vývoje se vlákno čerpá do předem nainstalovaných prázdných kontrolních linek. Tato metoda vám umožňuje vyměnit optické vlákno, pokud se setmí, aniž byste museli zvedat dokončovací zařízení.
Pro monitorování horizontálních těžebních vrtů jsou na vnější straně pískových filtrů instalovány optické vlákna. Účel tohoto uspořádání je jasný: proud tekutiny přicházející ze zásobníku dosáhne senzoru optického vlákna před tím, než projde filtrem a smísí se s proudem přicházejícím z jiných provozních intervalů. Tato metoda měření znamená, že teplota vrtné tekutiny v produktivních intervalech rezervoáru, měřená pomocí kabelu z optických vláken, je teplotou přítoku přicházejícího z rezervoáru a je závislá na Joule-Thomsonově jevu. Teplota přítoku, zohledňující Joule-Thomsonův jev, měřená v prstencovém prostoru v různých produktivních intervalech formace, závisí na velikosti úbytku na formaci a Joule-Thomsonově termodynamickém koeficientu. Proto za předpokladu, že velikost čerpání rezervoáru zůstane stabilní, bude velikost změny teploty odrážet změnu Joule-Thomsonova koeficientu pro proudění vrtné tekutiny. V důsledku toho teplota měřená v produktivním intervalu nádrže pomocí optického kabelu umístěného vně filtru není teplotou toku smíšené tekutiny z různých intervalů vrtu, ale je naopak přímým ukazatelem vlastností. průtoku tekutiny přímo při vstupu do vrtu z formace za předpokladu stabilní hodnoty tlaku v zásobníku.
Pokud jde o nárůst faktoru polního plynu v čase, přímým indikátorem tohoto nárůstu bude pokles teploty formovací tekutiny v lokálních zónách horizontálního vrtu. To je způsobeno skutečností, že Joule-Thomsonův koeficient pro plyn se výrazně liší od termodynamických koeficientů oleje a vody. Data uvedená na obrázku 2 zobrazují prezentovanou závislost a umožňují určit intervaly produktivní formace, ve kterých dochází k průnikům volného plynu z plynového uzávěru [4].
Ropa a voda však mají téměř stejné Joule-Thomsonovy koeficienty, takže u vrtů těžených vodou není možné použít měření teploty ke stanovení intervalů dodávky vody a dynamiky růstu řezu vody v produktu v intervalu měření .
Další metodou monitorování výkonnosti horizontálních vrtů je sledovací technologie. Nejjednodušší modifikací této metody je technologie stopovačů eroze, kde jako stopovače působí fluorescenční barviva. Nosiče fluorescenčních indikátorů jsou mýdlo, sádra (ve vodě rozpustné matrice) a bitumen (matrice rozpustné v oleji). Tyto matrice se instalují na dokončovací prvky a spouštějí se do vrtu. Stopovací látky se uvolňují v důsledku eroze matrice, když formovací tekutina prochází skrz a uvolňuje stopovací látky. Pro analýzu se odeberou vzorky tekutiny ze studny a částice se ručně spočítají pod mikroskopem, aby se identifikoval přítok z konkrétní zóny horizontální jamky (obrázek 3).
Bohužel rychlost, jakou jsou indikátory uvolňovány, závisí na průtoku, geometrii dokončení, typu kapaliny a mnoha dalších faktorech. Tato technologie je vhodná pouze pro kvalitativní hodnocení přítoku v prvních týdnech vývoje vrtu. Životnost systému závisí na průtoku, teplotě, vystavení agresivním médiím, přítomnosti plynu a pevných nečistot a zřídka přesahuje několik měsíců. Technologie sledování eroze není vhodná pro numerický odhad přítoku kvůli následujícím faktorům:
· nerovnoměrnost přítoku a jeho změna v čase (změna množství látky v různých intervalech v čase);
· změny ve složení fází a režimu proudění ovlivňují koncentraci stopovacích látek;
· ošetření kyselinou, inhibitory, rozpouštědla a další chemická činidla;
· tepelné ošetření studny, vstřikování teplé vody atd.;
· průniky plynu a přítomnost mechanických nečistot zvyšují destrukci matrice.
Nejpokročilejší technologií pro kontinuální monitorování horizontálních vrtů je technologie inteligentních chemických markerů instalovaných v kompletačních prvcích.
Tato technologie zahrnuje instalaci speciálních polymerních matric s inteligentními značkami všitými do nich v každé zóně vrtu při kompletaci zařízení [5]. Prezentovanou technologii je přitom možné použít s jakýmkoli systémem kompletace od všech možných výrobců zařízení (obrázek 4). Technologie inteligentních chemických značkovačů je navržena tak, aby nepřetržitě pracovala s tekutinou pro tvorbu cíle (olej nebo voda) po poměrně dlouhou dobu, až deset let pro chytré značkovače pro olej a až sedm let pro vodu. Pro analýzu výkonnosti každého intervalu bylo vyvinuto velké množství jedinečných signatur pro „chytré“ chemické markery: 80 z nich je navrženo pro difúzi v kontaktu s olejem a dalších 80 pro difuzi v kontaktu s vodou. Je tak možné nepřetržitě sledovat výkon horizontální studny s 80 zónami.
Studie studny je následující. Po spuštění kompletačního zařízení s předinstalovanými značkami je vrt uveden do vývoje a další výroby. Po kontaktu s cílovou tekutinou (voda, olej nebo plyn) začnou polymerní matrice uvolňovat chemické markery, které jsou unášeny proudem formovací tekutiny (obrázek 5). V tomto případě je rychlost uvolňování markeru konstantní a nezávisí na průtoku tekutiny. Odběr vzorků se provádí podle individuálně zvoleného výzkumného programu. Odebrané vzorky jsou odeslány do laboratoře, kde jsou analyzovány na obsah markerů. Na základě výsledků rozboru vzorků a následné interpretace je sepsán protokol o provozu horizontálního vrtu. Analýza těchto vzorků nám umožňuje kvalitativně posoudit účinnost čištění vrtu a výkonnost každého intervalu vrtu po dlouhou dobu.
Technologie inteligentních chemických markerů se v Rusku používá v několika oblastech pro nepřetržité sledování výkonnosti horizontálních vrtů.
Například na poli Yu.Korchagin je monitorování rozšířeného horizontálního vrtu prováděno již více než 4 roky [6]. Zavedení inteligentních indikátorů přítoku umožnilo vyřešit širokou škálu problémů tradiční těžby bez nich:
· hodnocení účinnosti rozvoje studní;
· sledování změn v produktivitě intervalů v čase;
· lokalizace intervalů průniku vody a plynu;
· kvantitativní hodnocení rozložení přítoku v intervalech.
Dalším nápadným příkladem je sledování vysoce vydatných horizontálních vrtů na ropném poli Prirazlomnoye [7]. Tato technologie umožnila nejen určit intervaly průniku vody a aktualizovat hydrodynamický model, ale také umožnila posoudit hlavní intervaly snižování tlaku v nádrži, což umožnilo překonfigurovat systém řízení tlaku v nádrži v terénu.
Také technologie inteligentních chemických značkovačů nám umožňuje vyhodnotit účinnost různých kompletačních systémů pro horizontální vrty při vývoji ropných ráfků. Například na poli Severní Komsomolskoje kontinuální monitorování [8] umožnilo porovnat zařízení pro autonomní kontrolu přítoku a štěrkové náplně.
Tato technologie je v Rusku stále více využívána, od vícestupňových vrtů hydraulického štěpení při vývoji nádrží s nízkou propustností, přes směrové vrty při rozvoji vícevrstvých polí a konče monitorováním mnohostranných a mnohostranných vrtů.
1. Kabelové technologie pro geofyzikální kontrolu výkonnosti nádrží mají řadu omezení, zejména při sledování vývoje pobřežních polí, vrtů provozovaných ESP a dlouhých horizontálních vrtů.
2. Moderní těžební těžební systémy řeší problém určování struktury a dynamiky vícefázového proudění ve vrtu, ale nejsou dostatečně účinné pro stanovení intervalů přítoku volného plynu a spodní vody.
3. Analýza a interpretace distribuovaných dat měření teploty umožňuje přesně určit intervaly, ve kterých průlomový plyn vstupuje do těžebního vrtu.
4. Zavedení chytrých markerů (indikátorů přítoku) umožňuje řešit širokou škálu problémů tradiční těžby bez ní: posuzovat efektivitu rozvoje studní, sledovat změny v produktivitě intervalů v čase, lokalizovat intervaly průniku vody a na základě na nepřímých znacích, intervalech průniku plynu, provést kvantitativní posouzení rozložení přítoku v intervalech.
1. Semikin D. A. Senkov, A. Surmaev, A. Prusakov, E. Lueng „Výkon autonomního ICD doplněný o inteligentní technologii sledování přítoku v poli Jurije Korčagina v Rusku“ SPE-176563-MS.
2. Semikin D., M. Rakitin, G. Malaniya, L. Kolomyzev „Odhad profilu proudění a složení v horizontálních vrtech při odvodňování ropného okraje masivním plynovým uzávěrem,“ SPE-162065-RU.
3. Yarullin R.K., Valiullin R.A., Semikin D.A., Rakitin M.V., Surmaev A.V. „Technologie z optických vláken pro monitorování stávajících horizontálních vrtů“, „Karotazhnik“ č. 9, 2014.
4. Chertenkov M., S. Deliya, D. Semikin, G. Brown, M. Nukhaev atd. „Detekce průniku plynu a monitorování produkce z dokončení obrazovky ICD na Lukoil“, SPE-159581-MS.
5. Mukhametshin I.R., Nukhaev M.T., Semikin D.A. (Shatskmorneftegaz LLC) „Výzkum horizontálních vrtů s vícestupňovým hydraulickým štěpením pomocí inteligentních indikátorů přítoku instalovaných na dokončovacích prvcích“ // „Oil Industry“, č. 3, 2018, s. 46-49.
6. Shtun SY, Senkov AA, Abramenko OI, Matsashik VV, Mukhametshin IR, Prusakov AV, Nukhaev MT „Srovnání technologií profilování přítoku pro ERD Wells včetně PLT, vláknové optiky DTS, stacionárních chemických indikátorů: případová studie z Kaspického moře Pole Jurije Korčagina v Rusku” // 188985-MS SPE Conference Paper – 2017.
7. Morozov ON, Andriyanov MA, Koloda AV, Shpakov AA, Simakov AE, Mukhametshin IR, Nukhaev MT, Prusakov AV „Výkonné bezdrátové monitorování se stacionárními inteligentními sledovacími systémy na ropném poli Prirazlomnoye“ // 187767-MS2017 Konferenční dokument – SPEXNUMX .
8. Gashimov RR, Salyaev VV, Nuykin AM, Arzamastsev GG, Safin AF, Mukhametshin IR, Nukhaev MT, Prusakov AV „Hodnocení technologie dobře dokončené pro rozvoj pole ropného ráfku pomocí permanentních indikátorů: Případová studie ze Severní Komsomolskoje“ //// 187746-MS SPE Conference Paper – 2017.
Článek “Horizontální sledování studny” Publikováno v časopise “Neftegaz.RU” (č. 7, červenec 2018)
Nukhaev Marat Tokhtarovič
Kandidát technických věd, Federální státní autonomní vzdělávací instituce vysokoškolského vzdělávání „Sibiřská federální univerzita“, docent katedry energetiky a geologie a mechaniky
Semikin Dmitrij Anatolijevič
Vedoucí oddělení geologického výzkumu a provozu, Shatskmorneftegaz LLC
