Праектаванне і аптымізацыя траекторый свідравін радовішча

Designing and optimizing well trajectories field

T. NESTEROVA, I. POZDEEV, «Petrovaizer» LLC

Апісаны комплексны падыход да праектавання траекторый свідравін і стварэнні схемы кустования радовішча, які спалучае ў сабе традыцыйныя метады праектавання на аснове зададзенай сеткі распрацоўкі і аптымізацыю на аснове магчымых траекторый ад кожнай геалагічнай мэты. Прыводзяцца ілюстраваныя прыклады аптымізацыі з дапамогай праграмнага забеспячэння кампаніі «Петровайзер»

The company «Petrovaizer» LLC are presents the benefits of using your own software product «Designing well trajectories».

Разбуривание радовішчаў кустамі свідравін забяспечвае рост эфектыўнасці і паскарэнне акупнасці капітальных укладанняў за кошт зніжэння ўдзельных выдаткаў на ўладкаванне радовішчаў. З іншага боку, непазбежны пры гэтым рост кутоў нахілу свідравін абцяжарвае тэхнічную рэалізацыю праектаў разбуривания і павялічвае колькасць рызык, выкліканых верагоднасцю перасячэння ствалоў. Улічваючы той факт, што ў кошту капітальных укладанняў у праект распрацоўкі больш за палову займаюць выдаткі на бурэнне свідравін, асноўным пры аналізе магчымых варыянтаў распрацоўкі становіцца пытанне стварэння аптымальнай схемы разбуривания (кустование свідравін). Разлічыўшы вялікая колькасць варыянтаў кустования, можна вызначыць найлепшы праект, які характарызуецца мінімальнай колькасцю куставых пляцовак і мінімальнай колькасцю рызыкоўных свідравін, альбо наогул іх адсутнасцю.
Інструментар для праектавання траекторый свідравін існуе амаль столькі ж, колькі існуе накіраванае бурэнне. Праграмы праектавання траекторый прайшлі эвалюцыю ад чыста таблічнага заданні параметраў адзінкавай траекторыі нахільна-накіраванай свідравіны да аўтаматызаваных шматфункцыянальных праграмных комплексаў, якія маюць развітыя магчымасці разлікаў і аналізу траекторый, у тым ліку прасторавых, гарызантальных і шматствольныя свідравін, захоўвання іх у базах дадзеных і магчымасці сумесных графічных пабудоў , уключаючы трохмерную графіку.
На этапе стварэння варыянтаў распрацоўкі радовішча і першапачатковай схемы разбуривания дакладнасць праектнай траекторыі і ўлік усіх якія ўплываюць на яе фактараў не з'яўляюцца істотнымі. Прынцыпова важная магчымасць хуткага пераліку ўсіх магчымых варыянтаў праектавання шматлікіх траекторый для аналізу выніку па сукупнасці свідравін, кустоў і радовішча ў цэлым.
На наступнай стадыі ўдакладнення і выпрацоўкі аптымальнага праектнага рашэння галоўнымі становяцца магчымасці дэталёвага праектавання траекторыі кожнай свідравіны з улікам геалагічнага разрэзу і тэхніка-тэхналагічных абмежаванняў.
У стадыі разбуривания радовішча ключавымі становяцца задачы актуалізацыі фактычна профіляў - аналіз іх на прадмет адпаведнасці з праектам і ацэнка рызыкі збліжэнняў з іншымі стваламі свідравін, а таксама аператыўная карэкціроўка бягучых праектных траекторый.
У айчынных публікацыях задача аптымізацыі траекторыі свідравіны часта разглядаецца з пункту гледжання аптымізацыі нагрузак, якія ўзнікаюць пры свідраванні і спуску-пад'ёмных аперацыях (СПО) [1]. Аптымізацыя траекторыі па нагрузак і выніковым высілкам, дзеючым на інструмент, прыводзіць да павелічэння даўжыні траекторыі і даўжыні крывалінейных участкаў і, адпаведна, павелічэнню выдаткаў на будаўніцтва свідравіны. Аб нагрузках на практыцы пытанне ставіцца так: можна ці не наяўных абсталяваннем і матэрыяламі прасвідраваць і падрыхтаваць да эксплуатацыі свідравіну? Прычым, адказ "так" можа быць атрыманы для істотна адрозніваюцца траекторый, у тым ліку якія адрозніваюцца па выдатках на будаўніцтва. Пры Кустава свідраванні вельмі істотным з'яўляюцца парадак, у якім вусця свідравін размяшчаюцца на пляцоўцы, і глыбіні пачатковага адыходу ад вертыкалі іх траекторый. Прычына складанасцяў у тым, што геалагічныя мэты для свідравін будуць размяшчацца пераважна вакол кустовай пляцоўкі, і пры няўдала абраным парадку вусцяў свідравін магчымы рызыка перасячэння. Дадатковыя складанасці могуць узнікаць з-за пераваг па чарговасці бурэння, у тым ліку з-за неабходнасці бурэння пілотнага ствала.
Аптымізацыя куста свідравін неабходная з пазіцый мінімізацыі рызык і памяншэння даўжынь іх траекторый. На мал. 1 паказаны схема куста і чарговасць бурэння свідравін з адрозненнем у пазіцыі вусця свідравіны 178. У першым варыянце вусце ў канцы пляцоўкі і даўжыня якая атрымліваецца траекторыі 4176 м. У другім варыянце вусце ў пачатку і даўжыня 4113 м. Розніца даўжынь траекторый - 63 м, акрамя таго , другі варыянт бяспечней па рызыцы перасячэння ствалоў.
Асновай для праектавання схемы кустования радовішча ў цэлым служыць наступная інфармацыя:

• інфраструктурныя аб'екты радовішча (наяўныя і плануемыя дарогі, ЛЭП і іншае), якія ўплываюць на выбар месцазнаходжаньня кустовай пляцоўкі і, адпаведна, на каардынаты вусцяў свідравін;
• рэльеф і орогидрография мясцовасці (вышыні, рэкі, прыродаахоўныя зоны і да т.п.);
• сетка геалагічных мэтаў і іх характарыстыка (каардынаты, глыбіні, даўжыні гарызантальных участкаў і іх ўзаемаразмяшчэнне);
  геалагічны разрэз (інтэрвалы праблемных парод або нямэтавым пластоў);
• раней прасвідраваныя свідравіны (каардынаты, траекторыі);
• тэхнічныя характарыстыкі абсталявання (грузападымальнасць свідравой);
• тэхналагічныя абмежаванні (дапушчальная інтэнсіўнасць набору кута, глыбіня ўстаноўкі помпавага абсталявання і г.д.);
• канструкцыя свідравін (глыбіні спуску калон);
• паслядоўнасць бурэння свідравін у кусце.

Распрацоўка схемы кустования з улікам усёй прыведзенай вышэй інфармацыі - гэта складаны і працаёмкі працэс, які патрабуе спецыялізаванага праграмнага забеспячэння і прыцягнення спецыялістаў з розных абласцей. Аптымізацыя схемы кустования радовішча ў першую чаргу абапіраецца на аптымізацыю траекторый праектаваных свідравін. Разумна выказаць здагадку, што не толькі прыведзеная інфармацыя ўплывае на праектныя траекторыі, але і наадварот, траекторыі ўплываюць на зыходныя кампаненты. Напрыклад, пры іншых роўных умовах, Куставу пляцоўку больш выгадна размясціць там, дзе сумарныя выдаткі на будаўніцтва свідравін куста будуць мінімальнымі, а рызыкі застануцца прымальнымі. Выніковае праектнае рашэнне павінна, як мінімум, быць збалансаваным і, пераважна, найменш затратным, але пры гэтым падыходы да праектавання могуць быць розныя.

традыцыйны падыход

Традыцыйна стварэнне схемы кустования грунтуецца на зададзенай сетцы распрацоўкі. Зыходзячы з рэльефу і орогидрографии мясцовасці, а таксама з улікам наяўнай і патрабаванай інфраструктуры ўручную задаюцца месцазнаходжаньня куставых пляцовак. Пры гэтым магчымасць ўзяцця мэты свідравінай з кустовай пляцоўкі ацэньваецца па акружнасці максімальна дапушчальнага адыходу ад вусця свідравіны да мэты. Трапляе мэта ў акружнасць зададзенага радыусу - добра, мэта можа быць ўзятая, калі не трапляе - значыць, не можа.
Важна адзначыць, што праектная траекторыя на гэтым этапе не дэталізуецца з-за вялікай колькасці і працаёмкасці руцінных разлікаў, паколькі варыянтаў размяшчэнняў кустовай пляцоўкі можа быць шмат. Напрыклад, сетка з 50 мэт пакрываецца 5 кустамі з 3 варыянтамі размяшчэння куставых пляцовак - гэта 750 траекторый свідравін. Калі ствараць па 10 праектных траекторый у дзень, то спатрэбіцца 75 чалавека-дзён! Без аўтаматызацыі працэсу стварэння праектнай траекторыі праводзіць дэталёвы аналіз рызык і аптымізацыю на гэтым этапе нерэальна.

аптымізацыя

Магчымы і іншы падыход да стварэння аптымальнай схемы кустования радовішча. Сутнасць гэтага падыходу - фарміраванне абласцей найбольш пераважнага размяшчэння куставых падстаў, зыходзячы з магчымых траекторый ад кожнай геалагічнай мэты, і ўжо ў месцах найбольшага перакрыцця гэтых абласцей, а таксама з улікам рэльефу і орогидрографии мясцовасці (мал. 2) вызначаць месцазнаходжаньня куставых пляцовак. Гэты падыход складаней алгарытмічных і вельмі патрабавальны да вылічальных рэсурсаў, паколькі колькасць разлікаў хутка расце з ростам ліку мэтаў і вузлоў разліковай сеткі. Працэдуру аптымізацыі спрашчае тое, што для фарміравання пераважных зон размяшчэння куставых пляцовак неабавязкова разлічваць дакладную праектную траекторыю кожнага магчымага варыянту. Дастаткова фармаваць вектар значэнняў крытэрыяў аптымізацыі ў вузлах разліковай сеткі, а затым праводзіць выбар аптымальнага варыянту размяшчэння.
Відавочным крытэрыем аптымізацыі з'яўляецца даўжыня траекторыі - чым яна менш, тым менш (у агульным выпадку) і выдаткі. Складанасць траекторыі - іншы відавочны крытэрый аптымізацыі. Ад яе залежаць рызыкі аварый пры будаўніцтве і рызыкі нетрапляння траекторыі ў мэту. Не разлічыўшы праектную траекторыю свідравіны, складана дакладна вызначыць ступень яе прасторавага скрыўлення, але для рашэння задачы аптымізацыі неабавязкова ведаць дакладныя значэння крытэрыю, дастаткова каб гэтыя значэння можна было параўноўваць.
Асноўная перавага гэтага падыходу - магчымасць без удзелу чалавека разлічыць і прапанаваць варыянт аптымальнага размяшчэння куставых пляцовак па закладзеным крытэрам.
Апісаны падыход мае адзін істотны недахоп: пры аўтаматычным размяшчэнні куставых пляцовак будуць заставацца неахопленымі асобныя геалагічныя мэты. Відавочным выхадам з'яўляецца ўнясенне карэкціровак у прапанаваны аўтаматычны варыянт. Варыянтаў схемы кустования можа быць некалькі, яны, магчыма, будуць блізкія паводле ацэнак, і толькі эксперт зможа аб'ектыўна ацаніць і аддаць перавагу той ці іншы варыянт.

Комплексны ітэрацыйныя падыход

Схема кустования, пабудаваная па сетцы бурэння, рэльефу мясцовасці і аб'ектам інфраструктуры, сама з'яўляючыся аб'ектам аптымізацыі, можа разглядацца як адзін з крытэраў аптымізацыі для зыходных дадзеных. Напрыклад, прааналізаваўшы праектныя траекторыі схемы, можна заўважыць, што неістотны зрух або паварот некаторых мэтаў гарызантальных свідравін прывядзе да істотнага спрашчэнні траекторый і памяншэння іх даўжынь. І падладжваючы сетку распрацоўкі да траекторыях, можна дамагацца яшчэ большай аптымізацыі праектнага рашэння ў цэлым.
У паказанай на мал. 3 сітуацыі, змена азімутальнага кута гарызантальнага ўчастка свідравіны «145» на 20 градусаў, прывяло да скарачэння даўжыні траекторыі на 150 м, з 2755 да 2605 м і памяншэння зенітнага кута ўчастка стабілізацыі на 16 градусаў, з 55 да 39 градусаў.
Іншы прыклад - нязначны зрух двух гарызантальных участкаў у плоскасці. Такое змяненне часам становіцца адзіным спосабам паменшыць рызыка перасячэння накіроўвалых частак траекторый, вядучых да паралельных гарызантальным участках, размешчаным адзін за адным
Як відаць з мал. 4, зрух кожнага з гарызантальных участкаў на 30 м у розных напрамках прывёў да гадоўлі траекторый амаль на 60 м. Даўжыня і складанасць траекторый пры гэтым засталася амаль такі ж. Неістотныя змены ў сетцы мэтаў могуць прывесці да істотнага паляпшэння траекторый свідравін і выйгрышу для праектнага рашэння ў цэлым.
Грузападымальнасць свідравога станка і шчыльнасць сеткі распрацоўкі ўплываюць на колькасць свідравін, даступнае з аднаго кустовай пляцоўкі. Задзейнічаўшы іншы тып станка, можна аптымізаваць колькасць патрэбных куставых пляцовак. На мал. 5 паказаны 2 варыянты схемы кустования па адной і той жа сетцы мэтаў. Першы варыянт «2000 м» (на малюнку злева-уверсе) атрыманы для гранічнага адыходу ад вусця да мэты ў 2000 м, а другі «1000 м» - для 1000 м. У правай частцы малюнка прыведзены параметры, па якіх можна параўнаць гэтыя два варыянты . Відаць, што ў першым выпадку спатрэбіцца 3 Кустава пляцоўкі, а ў другім 8. Пры гэтым сумарная даўжыня траекторый ў другім варыянце менш, чым у першым, але, зразумела, на адсыпкі 8 пляцовак спатрэбіцца нашмат большы аб'ём грунту. Канчатковая эканомія цалкам залежыць ад закладываемых у разлік коштаў, але відавочна, што кароткія простыя траекторыі ў другім варыянце менш рызыкоўнае.
Як бы ні было аптымальна выпрацаванае праектнае рашэнне, з'яўленне фактычных дадзеных па меры бурэння свідравін, ўдакладненне глыбінь залягання пласта, ўдакладненне прыярытэтнасці ўзяцця тых ці іншых геалагічных мэтаў і нават адмова ад бурэння некаторых з іх, непазбежна запатрабуе карэкціровак схемы кустования, парой істотных. Такім чынам, праект кустования радовішча будзе жыць і відазмяняцца столькі часу, колькі будзе ажыццяўляцца будаўніцтва свідравін на дадзеным радовішчы.
Прадстаўленая тэхналогія праектавання траекторый нахільна-накіраваных, гарызантальных і многозабойных свідравін [2], а таксама тэхналогія падрыхтоўкі і суправаджэння схем кустования радовішчаў рэалізаваны ў шэрагу праграмных прадуктаў кампаніі «Петровайзер», апошні з якіх - «Праектаванне траекторый свідравін» (пасведчанне аб дзяржаўнай рэгістрацыі праграмы для ЭВМ №2015614012 ад 2015/04/01 г.) кансалідаваў ў сабе больш чым дзесяцігадовы вопыт стварэння праграмнага забеспячэння і аказання паслуг у гэтай галіне.
Мал. 6 ілюструе схему кустования аднаго з радовішчаў, распрацаваную на базе гэтага прадукта.
Дадзеная тэхналогія і праграмнае забеспячэнне цалкам могуць стаць асновай для разліку варыянтаў распрацоўкі, бурэння і ўладкавання радовішчаў у ходзе канцэптуальнага праектавання [3].

ТАА «Петровайзер»
170002, Тверь, вул. Макарава, д. 4, корп. 2 А
Тэл .: (4822) 589-331, тэл. / Факс: (4822) 589-341
[email protected]

1. памылкай А.В., Водорезов Д.Д., двайнік М.В. Аналіз вынікаў даследаванняў профіляў нахільна-накіраваных свідравін на аснове трансцэндэнтных крывых // Нафта і газ. 2014. №3.
2. Харламаў К.Н., Шешукова, Г.М., Несцерава Т.Н. Поздеев І.А. Праектаванне схем разбуривания радовішчаў гарызантальнымі і шматствольныя свідравінамі // Бурэнне і нафту. 2005. №10.
3. Карачёв A.А., Карсаков В.А., Кудраўцаў. І.А., Траццякоў С.В. Аптымізацыя капітальных выдаткаў на будаўніцтва свідравін пры канцэптуальным праектаванні распрацоўкі радовішча / Будаўніцтва і рамонт свідравін -2013: сб. докл. Міжнароднай навукова-практычнай канферэнцыі / Краснадар: ТАА «Навукова-вытворчая фірма« Нитпо », 2013. 128 с.

1. Oshibkov AV, Vodorezov DD, Dvoinikov MV Analysis of the results of research profiles directional wells on the basis of transcendental curves // Oil and gas. 2014. No. 3.
2. Kharlamov KN ,. Sheshukova GN, Nesterov TN, Pozdeev IA Designing circuits drilling fields horizontal and multilateral wells / Drilling and oil. 2005. No. 10.
3. Karachev AA, Karsakov VA, Kudriavtsev IA, Tretiakov SV Optimization of capital construction costs for wells in the conceptual design of field development / Construction and repair of wells -2013: International scientific-practical conference. Collection of reports / Krasnodar: Scientific-production firm «Nitpo» LLC, 2013. 128 p.

аўтарызацыя

Несцерава Т.Н.

к.т.н., першы намеснік генеральнага дырэктара

ТАА «Петровайзер»

Поздеев І.А.

кіраўнік праектаў

ТАА «Петровайзер»

Ключавыя словы: аптымізацыя траекторый свідравін, кустовая пляцоўка, схема кустования, праграма «Праектаванне траекторыі свідравін», ТАА «Петровайзер»

Keywords: optimization of well trajectories, cluster site, well pad diagram, the program «Design of trajectory wells», «Petrovaizer» LLC

Праглядаў артыкулы: 5129