Статья, опубликованная в журнале Harts E&P

За последние несколько десятилетий в мире наблюдаются впечатляющие достижения в области технологий «стандартного комплекса исследований», особенно в отношении новых моделей датчиков и способах диагностики сложных потоков в скважине. Технологии с использованием оптоволокна также играют все большую роль в контроле эффективности работы скважинных систем. Однако в отрасли по-прежнему доминирует традиционный метод стандартного комплекса исследований, ограничивающегося исследованием ствола скважины (PLT) для определения профиля притока в скважине.

В основном, стандартный комплекс исследований используется для мониторинга состава флюида и динамики потока в стволе скважины и, что важно, для определения «профилей притока» и закачки в местах входа и выхода флюидов из ствола скважины, например, посредством перфораций или устройств контроля притока. Такие измеренные и рассчитанные профили притока используются для оценки эффективности добычи и закачки всей скважинной системы.

Однако достоверность и точность такого подхода зависит от многих факторов, и главным из них является «целостность связи» между стволом скважины и пластом в местах поступления/выхода флюида. Аналитики и недропользователи, использующие стандартный комплекс исследований, исходят из того, что флюиды, поступающие или выходящие из ствола скважины, протекают радиально в направлении от или к пластам непосредственно за интервалами поступления/выхода. Но, к сожалению, зачастую это не так. Флюиды могут проходить через каналы в заколонном пространстве, негерметичные пакеры или естественные трещины, к тому же пластовые флюиды всегда текут по пути наименьшего сопротивления. Такие потоки являются серьезной проблемой с точки зрения соответствия нормативным требованиям, требованиям по охране окружающей среды и производительности самой скважинной системы. Решения, принятые на основе предположений, что поток в стволе скважины коррелирует с потоком целевого пласта, могут привести к серьезным проблемам управления пластами и месторождениями и ухудшению эксплуатационных характеристик фонда скважин. С точки зрения диагностики очевидно, что аналитики и недрапользователи не могут полагаться только на стандартный комплекс исследований для диагностики и управления эксплуатационными характеристиками скважинной системы, для этого требуется более функциональный диагностический подход.

Проблема заколонного «перетока» существует очень давно, и за последние десятилетия в отрасли появилось несколько различных технологий для диагностики этого опасного явления. Некоторые из таких методов используют радиоактивные изотопы , химические индикаторы и шумометрию для обнаружения и локализации заколонного потока. Однако уровень точности таких методов обычно не соответствовал требованиям, предъявляемым к современной диагностике, и, в лучшем случае, являлся качественной оценкой. Однако, на фоне повышенного внимания недропользователей к соблюдению требований, необходимости повышения эффективности эксплуатации скважин и развития технологий, появился новый диагностический сервис, который быстро стал новым отраслевым стандартом для диагностики потока в скважинной системе.

Понимание динамики и взаимосвязи потоков по стволу и по пласту в скважинной системе, в независимости от степени точности и достоверности, является чрезвычайно сложной задачей, выходящей за рамки возможностей традиционного «каротажа».

Вот почему диагностическая система «Истинный поток» использует функциональный «системный» подход. Система «Истинный поток» сочетает в себе опыт и знания с запатентованной технологией и проверенным процессом диагностики, что обеспечивает полную картину динамики потока скважинной системы и помогает недропользователям принимать взвешенные и обоснованные решения по управлению скважинами, пластами и месторождениями в целом (Рис.1).

Первым компонентом в процессе диагностики является этап «Программы и методы». После предварительной консультации с заказчиком, анализа истории эксплуатационных характеристик скважины, конструкции, свойств пластов и флюидов и оценки диагностических задач аналитики разрабатывают эффективную программу для проведения исследований скважинной системы «под нагрузкой» для выявления динамики ее потока в широком диапазоне сценариев. Это можно сравнить с тем, как кардиолог проводит оценку состояния пациента на различных режимах беговой дорожки, сканируя физиологические параметры, такие как частота сердечных сокращений, кровяное давление и электрокардиосигналы. Типичные программы включают точно рассчитанную последовательность статических и динамических исследований, которые позволяют всей скважинной системе прогреваться и охлаждаться между стадиями.

Второй этап и компонент - это применение высокоточных «Приборов и методов измерений» инженерами, проводящими исследование скважинной системы в соответствии с программой диагностики. Измерения производятся с помощью базовых и передовых датчиков стандартного комплекса исследований,
а также запатентованных акустических и высокоточных температурных датчиков компании TGT. Флюиды, проходящие через всю скважинную систему, генерируют акустические сигналы, которые несут в себе закодированную информацию о потоке. Технология акустических измерений, используемая системой «Истинный поток», регистрирует эту информацию в виде акустического давления в широком частотном и амплитудном диапазоне. Важно отметить, что данная технология обладает уникальным динамическим диапазоном, она может фиксировать любые уровни звука с одинаковым уровнем четкости и детализации: от едва заметного до оглушительно громкого. Это означает, что система может проводить определение геометрии и характеристику широкого спектра сценариев потока по всей скважинной системе, от ствола скважины до нескольких метров пласта. Температурный датчик сам по себе ничем не примечателен, он является стандартным быстродействующим, высокоточным прибором с точностью до десятичных знаков градусов. Однако корреляция изменений температуры в ходе диагностической программы, акустические данные, измерения потока по стволу и другая информация о скважине и пласте являются ключевыми данными при количественной оценке потока с помощью следующего компонента системы под названием «Обработка и моделирование».

На этапе обработки и моделирования аналитики уточняют данные, полученные в ходе программы обследования, с помощью запатентованного цифрового рабочего пространства и ряда специализированных программ. Точные акустические данные преобразуются в «Спектр акустической мощности» для выявления сигнатур различных типов потока. Аналитики обладают богатым выбором алгоритмов по усилению интенсивности спектров для извлечения максимальной информации о потоке из акустических сигналов.

Последующее термомоделирование потока является неотъемлемой частью всей системы «Истинный поток» и представляет собой еще один прорыв в области диагностики потока. Для получения «профиля притока по пласту» на всех этапах программы диагностики используется высокоточная термометрия в сочетании с другими данными. Их основным отличием от профилей притокаа по стволу, полученным с помощью стандартного комплекса исследования, является возможность проведения количественной оценки потока на входе и выходе из интервалов пласта независимо от наличия обсадной колонны или перфорации. Система моделирования потока, основанная на более чем десятилетнем опыте исследований и разработок и испытанная в тысячах скважин, решает сложные термогидродинамические задачи, сопоставляя моделируемую и измеряемую температуру и другие данные в сценариях потока, создаваемых в ходе программы диагностики. Результатом является «количественная оценка профиля притока по пласту», которая в сочетании с оценкой профиля притока по стволу скважины предоставляет недропользователям полную картину потока во всей скважинной системе.

За всеми предыдущими этапами системы «Истинный поток» тщательно следят аналитики, которые также контролируют важный заключительный этап процесса, который называется «Анализ и интерпретация полученных результатов». Аналитики предоставляют конечный результат диагностики на основании всех имеющихся данных о скважине, обработанных и смоделированных данных, а также экспертных знаний в области применения системы «Истинный поток». Диагностика сложных сценариев занимает несколько дней, но в каждом случае конечным результатом является полная и точная диагностика потока по пласту и по стволу скважины, что позволяет недропользователям принимать обоснованные решения по управлению скважиной и улучшению ее эксплуатационных характеристик.

Система «Истинный поток» используется для проведения диагностики с использованием целого ряда сервисов, которые предназначены для решения большинства известных задач, связанных с потоком во всей скважинной системе. Такие сервисы включают в себя «Общий поток», который проводит оценку потоков по стволу и пласту (Рис. 2), «Вынос песка», который используется как средство для управления по контролю содержания песка, «Поток по трещинам» для оптимизации программ многостадийного гидроразрыва пласта, «Поток после стимуляции», «Поток в горизонтальных скважинах», и многое другое.

Традиционный образ мышления не сможет справиться с задачами сегодняшней действительности. По мере того, как системы устаревают и усложняются, управление эффективностью всегда будет приоритетной задачей для отрасли. Основной задачей скважин является безопасное, продуктивное и эффективное извлечение ценных флюидов, но природные силы, несовершенство материалов и возраст могут стать причинами нарушения идеального функционирования скважины. Стандартный комплекс исследований по-прежнему является неотъемлемой частью управления добычей, но очевидно, что для получения полной картины по скважинной системе необходимо проводить диагностику не только ствола скважины, но и самого пласта.