Введение

Впервые термин "интеллектуальная скважина" был предложен профессором РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, доктором технических наук Валерием Владимировичем Кульчицким. Как отмечено он впервые в СССР создал технологию проводки наклонно направленных и горизонтальных скважин, оснащенных отечественными бескабельными забойными телеметрическими системами с электромагнитным каналом связи. В переводе с латинского "интеллект" означает "познание, понимание, рассудок". Существует аналогичный термин, предложенный зарубежными специалистами и употребляемый довольно часто, «smartwell» (умная скважина).

По мнению Тэда Бостика, вице-президента по оптико-волоконным системам Weatherford, директора направления "Мониторинг пласта", "Интеллектуальная скважина"- термин ... широкого значения, есть различные уровни "интеллектуальности". "Умная", или "интеллектуальная скважина", как правило, включает в себя систему подземных датчиков и регулирующих клапанов, которые позволяют принять меры для оптимизации добычи или закачки. Совершенствование скважинных клапанов включает минимизацию гидравлических и электронных линий управления, срабатывание клапана по радиочастотному коду (RFID), генерацию электроэнергии в скважине для работы клапанов и датчиков.

Аргументация А. Муравьева, директор направления "Оптимизация добычи и тестирования скважин" компании Weatherford в России: В последнее время в России все больше внимания уделяется интеллектуализации скважин. Приходит понимание преимуществ и экономической целесообразности оснащения скважин системами мониторинга. Это важно для оперативного контроля и своевременного принятия решений по ГТМ, контроля и поддержания пластового давления, интерпретации данных гидродинамики с целью выявления геологических особенностей пласта на значительном удалении от скважины и уточнения запасов.

Присутствие интеллекта в любой системе, будь она инженерная (скважина) или даже биологическая (человек), подразумевает возможность самостоятельной оптимизации множественных внутренних параметров работы системы по отношению к разнообразным изменяющимся воздействиям внешней среды.

Также В.В. Кульчицким отмечено, что наиболее близко к внедрению ИС приблизилась нефтяная компания "Салым Петролеум Девелопмент".

К настоящему времени глубинные дебитомеры установлены на 10 скважинах нефтепромысла, в ближайшее время планируется устанавливать и глубинные регулирующие клапаны. "Интеллектуальная скважина" стоит на двадцать процентов дороже стандартной. Однако два месяца эксплуатации показали, что положительный экономический эффект в пересчете на год составляет 1,2 миллиона рублей.

Лабораторная работа №1. Тема: «Интеллектуальное заканчивание скважин».

Цель: получение знаний о назначении, разновидностях, условиях применения оборудования заканчивания интеллектуальных скважин.

Задачи:

Основа технологии интеллектуальных скважин - управляемые с поверхности скважинные клапаны, используемые для регулирования притока из отдельных зон или боковых стволов, и постоянные скважинные датчики температуры и давления. В настоя­щее время диапазон скважинных клапанов регулирования притока простирается от простых двухпозиционных клапанов до гидравлически и электрически управляемых штуцеров с плавной регулировкой (рис. 1.1). Эти инновации дают возможность инженерам разрабатывать клапаны с дистанционной регулировкой и разной площадью сечения потока, соответствующей профилю притока для продуктивной зоны.

Рис. 1.1 – Клапаны регулирования притока, извлекаемые на кабеле и ГНКТ.

На начальном этапе реализации основной целью технологии интеллектуальных скважин оставалось увеличение срока эксплуатации скважины, эта технология не показывала своей максимальной эффективности. Но в процессе эксплуатации установлено, что свои истинные возможности она раскрывает при использовании ее в качестве инструмента для максимизации извлечения запасов. Такой переход в применении технологии интеллектуальных скважин от избежания внутрискважинных работ к управлению добычей из продуктивного пласта значительно ускорился благодаря появлению надежных постоянных датчиков скважинного давления и температуры, способных работать в жестких окружающих условиях в течение длительного времени.

Рекомендации по выбору стратегии интеллектуального заканчивания

Интеллектуальное заканчивание при последовательной схеме добычи, предусматривающей дистанционное закрытие и открытие каждой зоны с поверхности, повышает эффективность добычи за счет исключения затрат на внутрискважинные рабо­ты и улучшения профилей добычи (рис. 1.2). Регулируемые клапаны также можно использовать для перехода от последовательной к совместной разработке, контролируя приток из высоконапорных зон для предотвращения перетока.

Рис. 1.2 – Сравнение совместной и последовательной добычи.

Но технология интеллектуального заканчивания не всегда гарантирует поло­жительный эффект. Опыт показал, что прирост добычи с помощью такой технологии зависит от распределения пористости и проницаемости в пределах продуктивного пласта. Решение о применении интеллектуальных технологий не требует интеллектуального заканчивания всех без исключения скважин на месторождении. Сначала необходимо определить, подходит ли для этого конкретный пласт, а затем изучить данный вопрос в применении к каждой скважине, запланированной к бурению на месторождении.

Процессы выбора скважин-кандидатов простираются от простого анализа до построения сложных пластовых моделей. При наличии таких неизбежных неопределен­ностей, как свойства продуктивного пласта, состав добываемого флюида, показатели скважины и эффективность нефтеизвлечения.

Со временем появились общие, основанные на опыте рекомендации по выбору стратегии интеллектуального заканчивания. Например, дистанционно управляемые клапаны, установленные в интервале продуктивного пласта с неизменной проницаемос­тью, являются эффективным средством контроля водопритока, увеличивающим срок эксплуатации скважины и суммарный объем добычи. Но если интервал их установки перекрывает относительно короткий участок пласта, то интеллектуальное заканчивание может оказаться нерентабельным, если не будет получен достаточно неравномерный фронт притока флюида.

Так как интеллектуальное заканчивание может быть эффективным в слоистых пластах, по очевидным причинам оно более эффективно в тех случаях, когда глинистая зона, разделяющая пески, непрерывна и непроницаема. Поэтому такое заканчивание некоторых скважин, пересекающих надежно экранированные слои в одном и том же пласте, очень выгодно.

Примеры использования технологии интеллектуального заканчивания скважин.

Некачественная или недостаточная информация, особенно при наличии сложных геологических условий, может привести к неточным выводам, особенно на новых месторождениях, оцененных, главным образом, по сейсмическим данным и сведениям по нескольким разведочным скважинам. Иногда существенная разница между прогнозом и реальностью вынуждает инженеров пересмотреть начальную оценку извлекаемых запасов в сторону снижения. Однако было показано, что с подобной неблагоприятной ситуацией можно справиться полностью или частично путем обеспечения максимального контакта с коллектором пласта и использования интеллектуального заканчивания.

Скважина А 12 на залежи Харадх была изначально закончена из установленного горизонтально хвостовика диаметром 7 дюймов. Из него был пробурен горизонтальный открытый участок диаметром 6,75 дюйма, а на участке с высокими потерями бурового раствора при бурении был установлен хвостовик диаметром 4,5 дюйма. Из хвостовика диаметром 7 дюймов пробурено еще два ответвления, законченных открытым стволом (рис. 1.4).

Рис. 1.4. Интеллектуальная многоствольная скважина.

Использование технологии интеллектуального заканчивания на скважинах системы ППД

Причина совмещения этих технологий очевидна: исторически сложилось, что проекты заводнения прекращались при достижении максимального уровня обводненности добывающей скважины, но это часто приводило к оставлению значительных запасов нефти.

Попытки снизить водоприток были долгое время сконцентрированы на применении заканчивания с цементированием, пакеров, химических веществ, препятствующих заводнению, и избирательного перфорирования для изменения распределения притока вдоль ствола. Управление скоростью нагнетания с помощью скважинных клапанов обеспечивает достижение той же цели, но более эффективно и с меньшими затратами. Фронты заводнения в нынешних сильно наклонных скважинах с большой площадью дренирования особенно чувствительны к изменению распределения потока по разным слоям, вскрытым скважиной. Эта практика позволяет компенсировать природную склонность флюидов к преимущественному течению через высокопроницаемые зоны.

Скорости нагнетания на вскрытой поверхности пласта устанавливаются при контроле либо значений давления, либо значений притока. При закачке в несколько зон, разделенных непроницаемыми барьерами, интеллектуальные клапаны служат в качестве дросселей, поддерживая достаточное давление в каждой точке закачки, что позволяет ис­пользовать всего лишь один насос. Альтернативами являются использование отдельного насоса для каждой зоны или поддержание одинакового давления во всех зонах. Первое более затратно, а второе - менее эффективно. Системы заводнения с дистанционно управляемыми скважинными клапанами особенно хорошо подходят для вариантов с подводным заканчиванием, когда главным преимуществом является возможность перехода к следующей зоне нагнетания без внутрискважинных работ с использованием буровой установки. Как и в других областях разведки и добычи, вопросом более серь­езным, чем затраты и технические сложности, связанные с работами в подводных скважинах, является обеспечение надежного управления разработкой пласта.

Вместе с интеллектуальными скважинами, нагнетательные скважины могут также использоваться для определения некоторых коллекторских характеристик. Например, в двух морских нагнетательных скважинах, одна из которых имела интеллектуальное заканчивание в двух интервалах, а вторая - одиночное заканчивание, было проведено испытание на интерференцию для определения гидропроводности через разлом в зоне между ними. В этом испытании использовался тонкий временный кабель между добывающей и нагнетательной скважиной для одновременного измерения давления и температуры в каждой из них (рис. 1.5).

Рис. 1.5 – Подводная закачка.

Интеллектуальное заканчивание особенно выгодно применять там, где газ из одной зоны можно объединить с нефтью из другой зоны (т.н. естественный газлифт). Здесь используется та же концепция, что и при традиционном газлифте: газ закачивается в эксплуатационную колонну из затрубного пространства и снижает гидростатическое давление столба нефти до значения, при котором добытые флюиды поднимаются на поверхность за счет действия пластового давления (рис. 1.6).

В традиционных системах газ из удаленного источника или других скважин на месторождении закачивается вниз по затрубному пространству, и для таких систем тре­буется большая инфраструктура. На морских месторождениях это требование может быть особенно трудновыполнимым, поскольку компаниям часто приходится использовать более крупные платформы для установки тяжелого поверхностного оборудования, такого, как компрессоры и соединения стояков.

Естественный газлифт не требует такого материального обеспечения. Для обеспечения входа достаточного объема газа в колонну флюида для его подъема необходимы лишь скважинные клапаны регулирования притока, предотвращающие вход избыточного газа, что могло бы существенно ограничить добычу нефти или, в худшем случае, привести к возникновению перетока между продуктивными слоями.

Рис. 1.6 – Естественный газлифт.

Отчет по практической работе должен выполняться каждым магистрантом индивидуально, в рукописной форме на листе формата А4, и содержать в себе ответы на контрольные вопросы, также схематичные изображения (эскизы) изучаемых объектов.

Контрольные вопросы:

1) Что является основой технологии интеллектуальных скважин?

2) Какую информацию предоставляют системы современного мониторинга?

3) Какие преимущества дает совместная добыча из нескольких пластов?

4) Как применяется технология интеллектуального заканчивания в скважинах системы ППД?

5) Интеллектуальное заканчивание и газлифт.

Выводы по практической работе должны отражать:

1. в кратком виде освоенный материал с выявленными достоинствами и недостатками;

2. рекомендации по внедрению рассмотренного оборудования на перспективных объектах РФ;

3. рекомендации по повышению технологической эффективности оборудования.

Примечание: В процессе выполнения работы рекомендуется применение дополнительной литературы с обязательным включением в список использованных источников.