новые технопогии
ПРОЕКТИРОВАНИЕ СХЕМ РАЗБУРИВАНИЯ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ГОРИЗОНТАЛЬНЫМИ И МНОГОСТВОЛЬНЫМИ СКВАЖИНАМИ
К. ХАРЛАМОВ, Г. ШЕШУКОВА, ТО "СургутНИПИнефть", ОАО "Сургутнефтегаз" Т. НЕСТЕРОВА, И. ПОЗДЕЕВ, ОАО "ОЭГ "Петросервис"
Важнейшее значение в нефтегазовой отрасли приобретают технологии, способствующие снижению капитальных затрат на освоение месторождений. Ключевой особенностью разработки месторождений на нефть и газ является совместное кустовое бурение наклонно-направленных (ННС), горизонтальных (ГС) и многоствольных (МСС) скважин. Проектирование бурения с учетом этой особенности - сложный многоуровневый итерационный процесс, и его автоматизация даст существенный экономический эффект. Проектирование бурения касается не только разработки новых месторождений, но и восстановления их продуктивности на поздней стадии эксплуатации. Существенного снижения затрат можно добиться за счет оптимизации размещения кустовых площадок (КП) и оптимизации траекторий.
Цель предлагаемой технологии -минимизация рисков и затрат. Пути достижения целей - оптимизация расположения КП и оптимиза-
ция траекторий скважин при заданных технико-технологических ограничениях.
Традиционно размещение КП проектируется вручную. Выбирается местоположение КП и оценивается, какие скважины она охватывает, а для каких надо ставить дополнительную КП. При этом проанализировать все варианты размещения, а тем более просчитать длины траекторий стволов не представляется возможным. Более правильным представляется обратный подход [1, 2]. От заданной сетки разработки (от целей бурения) формируются области возможного местоположения КП и затем, учитывая критерии оптимизации и орогидрографию местности, рассчитывается оптимальное местоположение КП. В качестве ключевого критерия оптимизации используется стоимость проекта в целом.
Технология проектирования
На первый взгляд, кажется оптимальным размещать КП сразу с учетом всех критериев:
• охват наибольшего количества скважин наименьшим числом КП;
• минимизация затрат на бурение скважин;
• минимизация рисков при бурении скважин.
В силу взаимосвязанности критериев сделать это на практике не представляется возможным. Лучших результатов можно добиться, разделив процесс на несколько этапов:
• размещение кустовых площадок по площади месторождения;
• распределение целей по КП;
• оптимизация каждой КП;
• анализ сближений стволов.
После расчета сближений стволов скважин может оказаться, что риск пересечения достаточно велик и необходимо вернуться к одному из предыдущих этапов. В этом заключается итеративность подхода.
На первом этапе для всей территории, покрываемой сеткой бурения, строится карта количества охватываемых КП целей (рис. 2). Назначение карты - выделить области с наибольшим охватом. Количество целей, доступных к буре-
гоо
V 101 1Ш
о- ^ 96 д 38 Ч ^ ! ь 06 03
•5- 92 . \ Л 194 V «3? те ^ 02 И* и и \
о 8« \ д мЯЯ \ н91 38 н 77 а г л и?а 1 >-
\ м85 90 71 \ л ■7- 71 и;Ь Г Н1 л * (В
65 1 А 1 7 м70 7* 9 53 л -г- 5? л \ £ 58 63 Г 1
1 - КК >* еэ , ч \ & зе \ Д н4Л
4 \ \ д м4Б \ Ь4 зг Я д \ «37 42 <4* ж
\ АЬ н13 48 « О"' 26 & 29 ; \ А 25 30 - ! 3 1 1? \ Д н19
п } д л д 1 «16
МО 500 V а ■¿г >./ А \ «10 15
Ч 2 й \ t V «4 5
V 3 014:1; »«4»
Рис. 1. Исходная сетка разработки
Рис. 2. Карта количества доступных целей
нию, определяется по заданным технико-технологическим ограничениям - ТТО. Основные ТТО, используемые на этом этапе:
• максимальный отход на точку входа в пласт;
• максимальный отход на эксплуатационный забой;
• минимальный отход для горизонтальных скважин;
• максимальное изменение азимутного угла;
• максимально допустимый угол участка стабилизации;
•минимальное расстояние между КП.
Значение параметра карты будет определяться по числу целей, для которых выполняются технико-технологические ограничения. В центре каждой области находится точка первичного местоположения КП. Поиск областей продолжается, пока не окажутся охваченными все цели сетки разработки.
Затем производится привязка целей сетки разработки к полученным кустовым площадкам. Одна цель может быть достижима с различных КП. В таком случае выбирается КП, расстояние до которой меньше. Также может учитываться предпочтение использовать плоские профили вместо пространственных. Для этого строится карта "плоскостности траектории" и по найденной на предыдущем этапе области ищется точка с наибольшим значением критерия "плоскостности траектории".
Сформировав минимальное количество КП, полностью покрыва-
ющих все цели бурения, можно приступить к оптимизации каждой площадки. Оптимизация заключается в уточнении местоположения КП, выборе оптимального угла НДС, определения порядка бурения и траекторий скважин.
Возможны два способа выбора оптимального угла НДС: аналитический и перебор вариантов. Первый позволяет быстро получить значение угла, но оно не обязательно оптимальное. Второй всегда дает оптимальное значение, но его существенный недостаток в огромном количестве вычислений. Суть перебора вариантов заключается в расчете порядка бурения и траекторий скважин для значений угла направления движения станка, заданных с определенным шагом, и затем выборе оптимума по критерию минимальности длин траекторий. К сожалению, время, затрачиваемое на поиск оптимального угла перебором вариантов, при ны-нешнем уровне развития вычислительной техники, не позволяет использовать его при автоматическом проектировании всего месторождения. Допустим этот метод лишь при уточнении
проекта при индивидуальном проектировании КП. Для автоматического проектирования используется аналитический метод. Задача сводится к поиску направления на "центр масс", рассчитанный для целей кустовой площадки.
Оптимизация порядка бурения скважин также может решаться двумя способами [3]. При переходе с уровня "месторождение" на уровень "кустовая площадка" можно добиться оптимальности, используя какой-либо из описанных методов или же ручную корректировку.
Правила автоматического проектирования каждой траектории:
• для основных стволов добавляется начальный вертикальный участок;
• используется пространственный профиль траектории [4];
IH новые технопогии
Табл. 1. Исходные стоимости для оценки проекта
Параметр Значение
Стоимость бурения метра ННС 180
Стоимость бурения метра ГС 200
Стоимость бурения метра бокового ствола 240
Стоимость бурения метра бокового горизонтального ствола 267
Стоимость отсыпки кубометра насыпи КП 280
Табл. 2. Результаты оптимизации одной КП
Стоимость КП Кол-во охваченных стволов Средняя стоимость ствола Выигрыш в %
Неоптимальное положение КП (по центру области) 21702920,83 20 1085146,04 0%
Оптимальное положение КП 24552174,68 23 1067485,86 1,6%
Оптимальное положение КП и оптимальный порядок скважин 24518437,47 23 1066019,02 1,8%
Оптимальное положение КП и МСС 18739669,43 23 814768,24 24,9%
Табл. 3. Результаты оптимизации участка месторождения
не оптимально оптимально оптимально + МСС
Общее количество стволов 105 105 105
Суммарная длина стволов, м 299 677 301 374 240 102
Общаяя стоимость бурения стволов 58 099 760 58 412 921 48 553 695
Количество кустовых площадок 9 6 6
Общая стоимость отсыпки КП 69 489 000 58 086 000 48 636 000
Суммарная стоимость проекта 127 588 760 116 498 921 97 189 695
Средняя стоимость ствола 1 215 131 1 109 514 925 616
Выигрыш 0 11 089 839 30 399 065
Выигрыш, % 0% 8,7% 23,8%
• интенсивности искривления ствола устанавливаются в максимально допустимое значение;
• для ГС добавляется прямой горизонтальный участок;
• для ННС добавляется участок под шурф.
В случае, когда у ствола уже существует траектория, то к ней при необходимости добавляются недостающие участки (вертикальный и горизонтальный) и устанавливаются интенсивности из ТТО.
Отдельным пунктом оптимизации КП является объединение стволов в многоствольные скважины. Для минимизации длины стволов и площади КП хорошим решением будет переход от одноствольных скважин к многоствольным. Это существенно сократит длины стволов и площадь КП. На начальном этапе работ нет необходимости указывать тип ствола (боковой или основной). Тип ствола лучше определять уже после размещения КП. Это позволит, не накладывая дополнительных ограничений на размещение КП, проектировать наиболее эффективные схемы бурения скважин куста по следующим правилам:
• объединять стволы в МСС можно только с одним типом назначения цели (нагнетательная, добывающая);
• объединять стволы с разницей азимутных углов направляющих частей траектории, не превышающей заданную;
• разница отходов до целей должна быть минимальной и не превышать заданную величину;
• объединять в МСС стволы, количеством не более заданного;
• объединять в МСС стволы, разница азимутов горизонтальных участков которых соответствует заданному фильтру (все возможные, только на 180, только на 90 градусов).
Комплексный подход к оптимизации затрат на разбуривание месторождения требует одновременного учета всех элементов технологии. При изменении местоположений КП соответственно меняются порядок, траектории скважин и риски пересечения стволов.
Пример оптимизации
Иллюстрирует предлагаемую технологию.
Участок месторождения с пятиточечной системой разработки состоит из 105 целей. Из них 35 - на-
гнетательные, а 70 - добывающие. Экран программы с исходными целями показан на рис 1. Красными линиями на нем показаны горизонтальные участки добывающих скважин, треугольниками - наклонно-направленные нагнетательные. На рис. 1-5 и в табл. 1-3 показаны результаты применения технологии.
При расчетах стоимости использовались следующие значения. Цифры условные и приводятся только для иллюстрации.
Оптимизация размещения КП в рассмотренном примере привела к сокращению количества КП с 9 до 6 штук, или на 33%. Итоговый выигрыш за счет сокращения площади КП и длин траекторий стволов составил почти 24%.
Заключение
Проектирование размещения кустовых площадок, распределение скважин по КП, расчет оптимального направ
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.