Projektowanie i optymalizacja trajektorii pola odwiertu

Projektowanie i optymalizacja pola trajektorii odwiertu

T. NESTEROVA, I. POZDEEV, Petrovaizer LLC

Opisano zintegrowane podejście do projektowania trajektorii odwiertu i tworzenia układu pola zastępującego pole, łącząc tradycyjne metody projektowania oparte na danej siatce rozwoju i optymalizacji opartej na możliwych trajektoriach z każdego celu geologicznego. Przedstawiono ilustrowane przykłady optymalizacji za pomocą oprogramowania Petroviser.

Firma „Petrovaizer” LLC to „Projektowanie trajektorii studni”.

Wiercenie złóż przez klastry zapewnia wzrost wydajności i przyspieszenie zwrotu inwestycji kapitałowych poprzez obniżenie kosztów jednostkowych związanych z rozwojem pola. Z drugiej strony nieunikniony wzrost kątów nachylenia odwiertów utrudnia techniczną realizację projektów wiertniczych i zwiększa liczbę zagrożeń spowodowanych prawdopodobieństwem przecięcia się odwiertów. Biorąc pod uwagę fakt, że w kosztach inwestycji kapitałowych w projekt deweloperski ponad połowę zajmują koszty odwiertów, głównym problemem przy analizie możliwych opcji rozwoju jest stworzenie optymalnego wzoru wiercenia (odlewanie odwiertu). Obliczając dużą liczbę opcji subskrypcji, możesz określić najlepszy projekt, charakteryzujący się minimalną liczbą pól ładunkowych i minimalną liczbą ryzykownych studni lub ich brakiem.
Narzędzia do projektowania trajektorii odwiertów istnieją prawie tyle, ile istnieje wiercenie kierunkowe. Programy trajektorii ewoluowały od czysto tabelarycznej specyfikacji parametrów pojedynczej trajektorii odwiertu kierunkowego do zautomatyzowanych wielofunkcyjnych systemów oprogramowania, które mają rozwinięte możliwości obliczania i analizowania trajektorii, w tym odwiertów przestrzennych, poziomych i wielostronnych, przechowywania ich w bazach danych i możliwości wspólnych konstrukcji graficznych , w tym grafika trójwymiarowa.
Na etapie opracowywania opcji rozwoju pola i wstępnego schematu wiercenia dokładność trajektorii projektu i uwzględnienie wszystkich czynników wpływających na nią nie są znaczące. Zasadniczo ważna jest możliwość szybkiego ponownego obliczenia wszystkich możliwych opcji projektowych dla wielu trajektorii w celu przeanalizowania wyniku dla zestawu odwiertów, krzaków i pola jako całości.
Na następnym etapie udoskonalania i opracowywania optymalnego rozwiązania projektowego główne cechy to możliwości szczegółowego projektowania trajektorii każdego odwiertu, z uwzględnieniem przekroju geologicznego oraz ograniczeń technicznych i technologicznych.
W fazie wiercenia polowego kluczowymi zadaniami jest aktualizacja rzeczywistych profili - analiza ich pod kątem zgodności z projektem i ocena ryzyka konwergencji z innymi odwiertami, a także szybkie dostosowanie bieżących trajektorii projektu.
W publikacjach krajowych problem optymalizacji trajektorii odwiertu jest często rozważany z punktu widzenia optymalizacji obciążeń występujących podczas operacji wiercenia i wyzwalania (STR) [1]. Optymalizacja trajektorii obciążeń i wynikających z niej naprężeń działających na narzędzie prowadzi do zwiększenia długości trajektorii i długości zakrzywionych odcinków, a tym samym do wzrostu kosztów budowy odwiertu. W praktyce chodzi o ładunki: czy można, czy nie, z dostępnym wyposażeniem i materiałami, wywiercić i przygotować studnię do pracy? Ponadto odpowiedź „tak” można uzyskać dla znacząco różnych trajektorii, w tym dla tych, które różnią się kosztami budowy. Podczas wiercenia odwiertów kolejność, w jakiej znajdują się głowice odwiertów na miejscu i głębokości początkowego odejścia od pionu ich trajektorii, jest bardzo znacząca. Powodem trudności jest to, że cele geologiczne dla odwiertów będą zlokalizowane głównie wokół otworu wiertniczego, a jeśli odwierty zostaną bezskutecznie wybrane, istnieje ryzyko skrzyżowania. Dodatkowe trudności mogą wynikać z preferencji w sekwencji wiercenia, w tym konieczności wiercenia wału pilotażowego.
Optymalizacja klastra studni jest niezbędna pod względem minimalizacji ryzyka i zmniejszenia długości ich trajektorii. Na rys. 1 przedstawia wykres ula i kolejność otworów wiertniczych z różnicą w pozycji głowicy odwiertu 178. W pierwszym przykładzie wykonania, ujście na końcu miejsca i wynikowa długość trajektorii wynosi 4176 m. W drugim wariancie usta są na początku i 4113 m. Różnica w długości trajektorii wynosi 63 m Druga opcja jest bezpieczniejsza na ryzyko przekroczenia pni.
Podstawą projektowania systemu depozytów polowych są ogólnie następujące informacje:

• obiekty infrastrukturalne pola (istniejące i planowane drogi, linie przesyłowe itp.), które wpływają na wybór lokalizacji padu gromady i, odpowiednio, współrzędne odwiertów;
• ukształtowanie terenu i orogidrografia obszaru (wysokości, rzeki, strefy ochrony przyrody itp.);
• siatka celów geologicznych i ich charakterystyka (współrzędne, głębokości, długości sekcji poziomych i ich względne pozycje);
  przekrój geologiczny (odstępy skał problemowych lub warstw niebędących celem);
• wcześniej wywiercone studnie (współrzędne, trajektorie);
• charakterystyka techniczna sprzętu (zdolność wiercenia);
• ograniczenia technologiczne (dopuszczalna intensywność ustawionego kąta, głębokość instalacji urządzeń pompujących itp.);
• projekt studni (głębokość opadania kolumn);
• kolejność wiercenia otworów w buszu.

Opracowanie systemu uwzględniającego wszystkie powyższe informacje jest procesem złożonym i czasochłonnym, wymagającym specjalistycznego oprogramowania i przyciągającym specjalistów z różnych dziedzin. Optymalizacja układu wymiany pola opiera się przede wszystkim na optymalizacji trajektorii projektowanych odwiertów. Rozsądne jest założenie, że nie tylko dostarczone informacje wpływają na trajektorie projektu, ale odwrotnie, trajektorie wpływają na oryginalne komponenty. Na przykład, ceteris paribus, bardziej opłaca się zlokalizować odwiert, w którym całkowite koszty budowy studni krzewu będą minimalne, a ryzyko pozostanie do zaakceptowania. Ostateczne rozwiązanie projektowe powinno być co najmniej zrównoważone, a najlepiej najmniej kosztowne, ale podejścia do projektu mogą być różne.

Tradycyjne podejście

Tradycyjnie tworzenie schematu subskrypcji opiera się na danej siatce rozwoju. W oparciu o ukształtowanie terenu i orohidografię obszaru, a także biorąc pod uwagę istniejącą i wymaganą infrastrukturę, lokalizacje stanowisk padów są ustawiane ręcznie. Jednocześnie, możliwość wzięcia celu przez szyb ze studni jest szacowana przez obwód maksymalnego dopuszczalnego odejścia od głowicy odwiertu do celu. Cel mieści się w okręgu o określonym promieniu - cóż, cel może zostać zabrany, jeśli nie trafi, oznacza to, że nie może.
Ważne jest, aby zauważyć, że trajektoria projektu na tym etapie nie jest szczegółowa ze względu na dużą liczbę i złożoność rutynowych obliczeń, ponieważ może być wiele opcji lokalizacji padu klastra. Na przykład siatka 50 celów pokryta jest 5 krzewami z 3 wariantami lokalizacji klocków studziennych - jest to trajektoria 750 studzienek. Jeśli utworzysz 10 trajektorii projektu dziennie, będziesz potrzebować 75 osobodni! Bez automatyzacji procesu tworzenia trajektorii projektu nierealistyczne jest przeprowadzenie szczegółowej analizy ryzyka i optymalizacji na tym etapie.

Optymalizacja

Inne podejście jest możliwe, aby stworzyć optymalny schemat pola depozytowego. Istotą tego podejścia jest tworzenie obszarów o najbardziej preferowanym położeniu fundamentów klastra, w oparciu o możliwe trajektorie z każdego celu geologicznego, a już w miejscach maksymalnego nakładania się tych obszarów, a także z uwzględnieniem orohydrografii terenu i terenu (rys. 2), należy określić lokalizacje miejsc skupień. Takie podejście jest bardziej skomplikowane algorytmicznie i wymaga dużych zasobów obliczeniowych, ponieważ liczba obliczeń gwałtownie wzrasta wraz ze wzrostem liczby celów i węzłów siatki obliczeniowej. Procedura optymalizacji jest uproszczona przez fakt, że aby utworzyć preferowane strefy dla rozmieszczenia miejsc klastrowych, nie jest konieczne obliczanie dokładnej trajektorii projektu dla każdej możliwej opcji. Wystarczy utworzyć wektor wartości kryteriów optymalizacji w węzłach siatki obliczeniowej, a następnie przeprowadzić wybór optymalnej opcji rozmieszczenia.
Oczywistym kryterium optymalizacji jest długość trajektorii - im jest mniejsza, tym mniejsza (ogólnie) i koszty. Złożoność trajektorii jest kolejnym oczywistym kryterium optymalizacji. Zależy to od ryzyka wypadków podczas budowy i ryzyka utraty trajektorii w celu. Bez obliczania trajektorii projektu odwiertu trudno jest dokładnie określić stopień jego krzywizny przestrzennej, ale aby rozwiązać problem optymalizacji, nie trzeba znać dokładnych wartości kryterium, wystarczy, że wartości te można porównać.
Główną zaletą tego podejścia jest możliwość obliczania i proponowania opcji optymalnego rozmieszczenia miejsc klastra zgodnie z ustalonymi kryteriami bez udziału człowieka.
Opisane podejście ma jedną poważną wadę: dzięki automatycznemu rozmieszczaniu miejsc klastrów oddzielne cele geologiczne nie będą objęte. Oczywistym rozwiązaniem jest dostosowanie proponowanej opcji automatycznej. Może istnieć kilka wariantów schematu ugody, mogą one być bliskie w swoich szacunkach, a tylko ekspert będzie w stanie obiektywnie ocenić i preferować jedną lub inną opcję.

Zintegrowane podejście iteracyjne

Schemat odlewania zbudowany na siatce wiertniczej, terenie i infrastrukturze, będący przedmiotem optymalizacji, można uznać za jedno z kryteriów optymalizacji danych początkowych. Na przykład, po przeanalizowaniu trajektorii projektowych schematu, można zauważyć, że nieznaczne przesunięcie lub obrót niektórych celów poziomych odwiertów doprowadzi do znacznego uproszczenia trajektorii i zmniejszenia ich długości. Dostosowując siatkę rozwoju do trajektorii, można osiągnąć jeszcze większą optymalizację całego rozwiązania projektowego.
W pokazanym na rys. 3 sytuacje, zmiana kąta azymutu poziomego odcinka studni „145” o 20 stopni, doprowadziły do ​​zmniejszenia długości trajektorii o 150 m, z 2755 do 2 605 m oraz zmniejszenie kąta zenitu odcinka stabilizacyjnego o 16 stopni, z 55 do 39 stopni.
Innym przykładem jest niewielkie przesunięcie dwóch poziomych sekcji w płaszczyźnie. Taka zmiana czasami staje się jedynym sposobem zmniejszenia ryzyka przecięcia się części prowadzących trajektorii prowadzących do równoległych poziomych odcinków znajdujących się jeden za drugim.
Jak widać z rys. 4, przesunięcie każdego z odcinków poziomych o 30 m w różnych kierunkach doprowadziło do rozcieńczenia trajektorii prawie 60 m. Długość i złożoność trajektorii pozostały prawie takie same. Nieznaczne zmiany w siatce celów mogą prowadzić do znacznej poprawy trajektorii odwiertów i korzyści dla całej decyzji projektowej.
Wydajność wiertarki i gęstość siatki rozwojowej wpływają na liczbę odwiertów dostępnych z jednego odwiertu. Aktywując inny typ maszyny, można zoptymalizować liczbę wymaganych miejsc klastra. Na rys. 5 przedstawia 2 warianty wzorca rzucania na tę samą siatkę celów. Pierwsza opcja „2000 m” (na rysunku po lewej) została uzyskana dla ostatecznego odejścia od ujścia do celu na 2000 m, a druga „1000 m” na 1000 m. Prawa strona rysunku pokazuje parametry, za pomocą których można porównać te dwie opcje . Można zauważyć, że w pierwszym przypadku wymagane będą 3 pola klastrowe, aw drugim 8. Całkowita długość trajektorii w drugim wariancie jest mniejsza niż w pierwszej, ale oczywiście potrzebna jest znacznie większa ilość gleby do zrzucenia 8 poletek. Ostateczne oszczędności są całkowicie zależne od wartości, które należy uwzględnić w obliczeniach, ale oczywiste jest, że krótkie proste trajektorie w drugim wariancie są mniej ryzykowne.
Niezależnie od tego, jak optymalnie opracowane jest rozwiązanie projektowe, pojawianie się rzeczywistych danych w miarę wiercenia studni, określanie głębokości zbiornika, pierwszeństwo ma przyjmowanie określonych celów geologicznych, a nawet odrzucenie niektórych z nich będzie nieuchronnie wymagać dostosowania wzorca wiercenia, czasami znaczącego. W ten sposób projekt odlewania w terenie będzie trwał i zmieniał się tak długo, jak zostanie wykonana budowa studni na tym polu.
Przedstawiona technologia projektowania trajektorii odwiertów kierunkowych, poziomych i wielostronnych [2], a także technologia przygotowania i utrzymania schematów deponowania złoża są wdrażane w szeregu produktów programowych Petrovisera, z których ostatni to „Projektowanie trajektorii odwiertu” (certyfikat rejestracji państwowej programu na komputer №2015614012 od 04.24.2015) skonsolidował ponad dziesięcioletnie doświadczenie w tworzeniu oprogramowania i świadczeniu usług w tej dziedzinie.
Rys. 6 ilustruje schemat aktualizacji dla jednego z pól opracowanych na podstawie tego produktu.
Ta technologia i oprogramowanie mogą stać się podstawą do obliczania opcji rozwoju, wiercenia i rozwoju pola podczas projektowania koncepcyjnego [3].

Petroviser LLC
170002, Twer, ul. Makarova, 4, Bldg. 2 A
Tel .: (4822) 589-331, Tel. / Fax: (4822) 589-341
[email protected]

1. Błędy AV, Vodorezov DD, Dvoinikov M.V. Analiza wyników badań studni kierunkowych opartych na krzywych transcendentalnych // Ropa i gaz. 2014. №3.
2. Kharlamov K.N., Sheshukova, G.N., Nesterova T.N. Pozdeev I.A. Projektowanie schematów wiercenia otworów poziomych i wielostronnych // Wiercenie i olej. 2005. №10.
3. Karachev A.A., Karsakov V.A., Kudryavtsev. I.A., Tretyakov S.V. Optymalizacja kosztów kapitałowych na budowę odwiertów w projekcie koncepcyjnym rozwoju pola / Budowa i naprawa studni -2013: sob. raport Międzynarodowa konferencja naukowo-praktyczna / Krasnodar: Nitpo Scientific and Production Firm, LLC, 2013. 128 str.

1. Oshibkov AV, Vodorezov DD, Dvoinikov MV Analiza wyników profili badawczych Ropa i gaz. 2014. Nie. 3
2. Kharlamov KN,. Sheshukova GN, Nesterov TN, Pozdeev IA Projektowanie pól obwodów i odwiertów wielostronnych / Wiercenie i olej. 2005. Nie. 10
3. Karachev AA, Karsakov VA, Kudriavtsev IA, Tretiakov SV, Międzynarodowa Konferencja Naukowo-Praktyczna. Zbiór raportów / Krasnodar: Firma naukowo-produkcyjna Nitpo LLC, 2013. 128 str.

Autoryzacja

Nesterova T.N.

Doktor, pierwszy zastępca dyrektora generalnego

Petroviser LLC

Pozdeev I.A.

kierownik projektu

Petroviser LLC

Słowa kluczowe: optymalizacja trajektorii odwiertu, pad klastrowy, wzorzec porzucania, program projektowania trajektorii odwiertu, Petroviser LLC

Słowa kluczowe: tra klastra klaster klaster klaster klaster klaster klaster klaster klaster klaster klaster klaster klaster klaster klaster klaster klaster klaster klaster

Wyświetlenia artykułu: 5129