ДЗ опыт
Проектирование и оптимизаци траекторий скважин месторожде
Т.Н. НЕСТЕРОВА,
к.т.н., первый заместитель генерального директора
И.А. ПОЗДЕЕВ,
руководитель проектов
ООО «Петровайзер»
ООО «ПЕТРОВАЙЗЕР»
«Нет вещи, которую нельзя было бы улучшить»
Аксиома Форда
Описан комплексный подход к проектированию траекторий скважин и созданию схемы кустования месторождения, сочетающий в себе традиционные методы проектирования на основе заданной сетки разработки и оптимизацию на основе возможных траекторий от каждой геологической цели. Приводятся иллюстрированные примеры оптимизации с помощью программного обеспечения компании «Петровайзер»
DESIGNING AND OPTIMIZING WELL TRAJECTORIES FIELD
T. NESTEROVA, I. POZDEEV, «Petrovaizer» LLC
The company «Petrovaizer» LLC are presents the benefits of using your own software product «Designing well trajectories».
Keywords: optimization of well trajectories, cluster site, well pad diagram, the program «Design of trajectory wells», «Petrovaizer» LLC
Разбуривание месторождений кустами скважин обеспечивает рост эффективности и ускорение окупаемости капитальных вложений за счет снижения удельных затрат на обустройство месторождений. С другой стороны, неизбежный при этом рост углов наклона скважин затрудняет техническую реализацию проектов разбурива-ния и увеличивает количество рисков, вызванных вероятностью пересечения стволов. Учитывая тот факт, что в стоимости капитальных вложений в проект разработки больше половины занимают затраты на бурение скважин, основным при анализе возможных вариантов разработки становится вопрос создания оптимальной схемы разбу-ривания (кустование скважин). Рассчитав большое количество вариантов кустования, можно определить наилучший проект, характеризующийся минимальным количеством кустовых площадок и минимальным количеством рискованных скважин, либо вообще их отсутствием.
Инструментарий для проектирования траекторий скважин существует почти столько же, сколько существует направленное бурение. Программы проектирования траекторий прошли эволюцию от чисто таб-
Рис. 1. Схема куста скважин и два варианта размещения устья скважины 178
личного задания параметров единичной траектории наклонно-направленной скважины до автоматизированных многофункциональных программных комплексов, имеющих развитые возможности расчетов и анализа траекторий, в том числе пространственных, горизонтальных и многоствольных скважин, хранения их в базах данных и возможности совместных графических построений, включая трехмерную графику.
На этапе создания вариантов разработки месторождения и первоначальной схемы разбуривания точность проектной траектории и учет всех влияющих на нее факторов не являются существенными. Принципиально важна возможность быстрого пересчета всех возможных вариантов проектирования многочисленных траекторий для анализа результата по совокупности скважин, кустов и месторождения в целом.
На следующей стадии уточнения и выработки оптимального проектного решения главными становятся возможности детального проектирования траектории каждой скважины с учетом геологического разреза и технико-технологических ограничений.
В стадии разбуривания месторождения ключевыми становятся задачи актуализации фактически профилей - анализ их на предмет соответствия проекту и оценка риска сближений с другими стволами скважин, а также оперативная корректировка текущих проектных траекторий.
В отечественных публикациях задача оптимизации траектории скважины часто рассматривается с точки зрения оптимизации нагрузок, возникающих при бурении и спус-ко-подъемных операциях (СПО) [1]. Оптимизация траектории по нагрузкам и результирующим напряжениям, действующим на инструмент, приводит к увеличению длины траектории и длины криволинейных участков и, соответственно, увеличению затрат на строительство скважины. О нагрузках на практике вопрос ставится так: можно или нет имеющимся оборудованием и материалами пробурить и подготовить к эксплуатации скважину? Причем, ответ «да» может быть получен для существенно различающихся траекторий, в том числе различаю-
щихся по затратам на строительство. При кустовом бурении весьма существенным являются порядок, в котором устья скважин размещаются на площадке, и глубины начального отхода от вертикали их траекторий. Причина сложностей в том, что геологические цели для скважин будут располагаться преимущественно вокруг кустовой площадки, и при неудачно выбранном порядке устьев скважин возможен риск пересечения. Дополнительные сложности могут возникать из-за предпочтений по очередности бурения, в том числе из-за необходимости бурения пилотного ствола.
Оптимизация куста скважин необходима с позиций минимизации рисков и уменьшения длин их траекторий. На рис. 1 показаны схема куста и очередность бурения скважин с различием в позиции устья скважины 178. В первом варианте устье в конце площадки и длина получающейся траектории 4176 м. Во втором варианте устье в начале и длина 4113 м. Разница длин траекторий - 63 м, кроме того, второй вариант безопаснее по риску пересечения стволов.
Основой для проектирования схемы кустования месторождения в целом служит следующая информация:
• инфраструктурные объекты месторождения (имеющиеся и планируемые дороги, ЛЭП и прочее), которые влияют на выбор местоположения кустовой площадки и, соответственно, на координаты устьев скважин;
• рельеф и орогидрография местности (высоты, реки, природоохранные зоны и т.п.);
• сетка геологических целей и их характеристика (координаты, глубины, длины горизонтальных участков и их взаиморасположение);
• геологический разрез (интервалы проблемных пород или нецелевых пластов);
• ранее пробуренные скважины (координаты, траектории);
• технические характеристики оборудования (грузоподъемность буровой);
• технологические ограничения (допустимая интенсивность набора угла, глубина установки насосного оборудования и т.д.);
• конструкция скважин (глубины спуска колонн);
• последовательность бурения скважин в кусте.
Разработка схемы кустования с учетом всей приведенной выше информации - это сложный и трудоемкий процесс, требующий специализированного программного обеспечения и привлечения специалистов из различных областей. Оптимизация схемы кустования месторождения в первую очередь опирается на оптимизацию траекторий проектируемых скважин. Разумно предположить, что не только приведенная информация влияет на проектные траектории, но и наоборот, траектории влияют на исходные компоненты. Например, при прочих равных условиях, кустовую площадку выгоднее расположить там, где суммарные затраты на строительство скважин куста будут минимальными, а риски останутся приемлемыми. Итоговое проектное решение должно, как минимум, быть сбалансированным и, предпочтительно, наименее затратным, но при этом подходы к проектированию могут быть различны.
ТРАДИЦИОННЫЙ ПОДХОД
Традиционно создание схемы кустования базируется на заданной сетке разработки. Исходя из рельефа и оро-гидрографии местности, а также с учетом имеющейся и требуемой инфраструктуры вручную задаются местополо-
Рис. 2. Схема кустования с водоохранными зонами
Рис. 3. Упрощение и сокращение длины траектории при изменении азимутального угла
Риск пересечения
Рис. 4. Уменьшение риска пересечения стволов смещением цели
жения кустовых площадок. При этом возможность взятия цели скважиной с кустовой площадки оценивается по окружности максимально допустимого отхода от устья скважины до цели. Попадает цель в окружность заданного радиуса - хорошо, цель может быть взята, если не попадает - значит, не может.
Важно отметить, что проектная траектория на этом этапе не детализируется из-за большого количества и трудоемкости рутинных расчетов, поскольку вариантов расположений кустовой площадки может быть много. Например, сетка из 50 целей покрывается 5 кустами с 3 вариантами расположения кустовых площадок - это 750 траекторий скважин. Если создавать по 10 проектных траекторий в день, то потребуется 75 человеко-дней! Без автоматизации процесса создания проектной траектории проводить детальный анализ рисков и оптимизацию на этом этапе нереально.
ОПТИМИЗАЦИЯ
Возможен и другой подход к созданию оптимальной схемы кустования месторождения. Суть этого подхода -формирование областей наиболее предпочтительного расположения кустовых оснований, исходя из возможных траекторий от каждой геологической цели, и уже в местах наибольшего перекрытия этих областей, а также с учетом рельефа и орогидрографии местности (рис. 2) определять местоположения кустовых площадок. Этот подход сложнее алгоритмически и очень требователен к вычислительным ресурсам, поскольку количество расчетов быстро растет с ростом числа целей и узлов расчетной сетки. Процедуру оптимизации упрощает то, что для
ДЗ опыт
Параметр 2000 м 1000 м
Число скважин (общий фонд) 32 32
Число упущенных скважин 0 0
Число КП 3 8
Сумарная передвижка, м 215 140
Линейная плотность устьев, м/устье 15.95 29
Среднее кол-во скважин в кусте 10.67 4
Мин. кол-во скважин в кусте 7 3
Макс, кол-во скважин в кусте 18 6
Средний отход, м 994.92 564.63
Минимальный отход,м 215.27 23.52
Минимальный отход для ГС, м 215.27 258.68
Максимальный отход, м 1806.21 946.97
Длина стволов, м 70 812.56 59 973.45
Длина добывающих, м 39 021.37 33 992.6
Длина нагнетательных,м 31791.19 25 980.85
Средняя длина добывающих, м 2 295.37 1999.56
Средняя длина нагнетательных, м 2 119.41 1 732.06
Количество ГУ 12 12
Суммарная протяженность ГУ м 4 800.63 4800.63
Площадь КП, м2 38 287.5 69 600
Объем грунта для отсыпки, м3 78 975 145 600
Стоимость отсыпки КП, усл. руб. 22 113 000 40 768 000
Стоимость бурения, усл. руб. 13 323 224.85 11 317 256.28
Общая стоимость, усл. руб. 35 436 224.85 52 085 256.28
If 1 пи
hl-il ' Í4I KM
Рис. 5. Сравнение вариантов схемы кустования
Схема кустования Ю-Т месторождения
i-i
¡ 't.iMsV^
Основное преимущество этого подхода - возможность без участия человека рассчитать и предложить вариант оптимального размещения кустовых площадок по заложенным критериям.
Описанный подход имеет один существенный недост
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.