Технология за Круглым Столом: Интеллектуальные системы заканчивания скважин

1. Интеллектуальные системы заканчивания скважин или «умные» скважины позволяют нефтедобывающей компании собирать, контролировать и удаленно управлять работой скважин для обеспечения максимальной производительности. Каков уровень внедрения данной технологии в России и какие нефтедобывающие компании ее используют?

«Везерфорд»: Интеллектуальные системы заканчивания скважин представляют собой единый комплекс со сложным дизайном, состоящий из инструментов управления, выравнивания притока или приемистости при одновременно-раздельной эксплуатации/закачке (ОРЭ/ОРЗ), а также систем внутрискважинного мониторинга (в различных зонах и боковых стволах) и систем контроля или аварийного закрытия. Подобный универсальный комплекс позволяет локально автоматизировать и оптимизировать процесс выработки/заводнения пласта или объекта в целом, а также может автономно работать и дистанционно управляться.

На сегодняшний день в России наблюдается медленно-положительная динамика внедрения данной технологии как отечественными, так и иностранными нефтегазодобывающими компаниями, работающими на территории России. Это обусловлено началом освоения новых месторождений, таких как морские, автономные, со сложными геологическими условиями добычи углеводородов, относящихся к ТРИЗ, а также активов, где реализованы инновационные подходы и существуют возможности проводки и строительства таких скважин. Внедрением сложных по исполнению и конструкционным особенностям «умных скважин» занимаются преимущественно компании, осуществляющие разработку углеводородов на континентальном шельфе России (в Охотском, Каспийском и Баренцевом морях).

Несмотря на то, что на сегодняшний день число сложных «интеллектуальных» заканчиваний ограничено, большинство компаний-операторов уже активно применяют упрощенный вариант интеллектуальной системы заканчивания – оснащение скважин системой внутрискважинного мониторинга, куда входят датчики давления и температуры, распределенное, распределенно-точечное температурное профилирование, а также внутрискважинные расходомеры.

Halliburton: В настоящее время системы интеллектуального заканчивания скважин актуальны для многих российских месторождений и в той или иной мере применяются большинством ведущих нефтегазовых компаний, осуществляющих разработку на территории Российской Федерации. Из-за истощения запасов легко извлекаемых углеводородов, а также необходимости разработки все новых и новых месторождений, находящихся в труднодоступных районах, становится очевидным, что для поддержания уровня добычи на требуемом уровне необходимо изменять подходы к разработке месторождений. Одним из основных элементов решения является внедрение систем интеллектуального заканчивания скважин, позволяющих осуществлять мониторинг, контроль за работой скважины на протяжении всего срока ее эксплуатации, и, следовательно, осуществлять непрерывную оптимизацию разработки.

2. Возможно ли повысить уровень распространения технологии и увеличить ее потенциал в России?

«Везерфорд»: Уровень распространения технологии зависит от ряда ключевых факторов, которые определяют типы применяемых систем. К ним относятся:

• задачи и цели;
• степень сложности;
• возможность внедрения подобранного комплекса заканчивания с учетом инженерно-технических и горно-геологических условий строительства скважины, а также ее конструкционных особенностей;
• стоимость импортного оборудования и качество исполнения его компонентов, от которого зависит эффективность работы;
• цена на нефть;
• санкционная политика;
• политика импортозамещения;
• ограниченные возможности поставщиков российских систем интеллектуального заканчивания скважин.

Если условия будут благоприятными и удастся преодолеть определенные технологические сложности, а также справиться с ограниченностью бюджетов компаний-операторов, то потенциал данной перспективной технологии в России можно существенно увеличить.

Halliburton: Безусловно, у нас есть свои особенности, такие как климатические условия, наличие готовой инфраструктуры, необходимой для внедрения данных технологий, а так же техническая оснащенность персонала, задействованного в процессе эксплуатации оборудования. Однако все это не является непреодолимым препятствием для внедрения систем интеллектуального заканчивания. Все большее число нефтегазовых компаний после применения данного решения убеждается в его надежности и эффективности. Если на начальном этапе активно внедрялись системы, позволяющие осуществлять только мониторинг отдельных параметров добывающих скважин, то в настоящее время компании-операторы внедряют системы, позволяющие контролировать режим работы, как в целом скважины, так и отдельных ее интервалов. Следующим этапом развития будет строительство интеллектуальных месторождений. Российский рынок определенно имеет большой потенциал, и компания Halliburton намерена принимать самое активное участие в его развитии, тем самым увеличивая свою долю в сфере интеллектуального заканчивания скважин.

3. Являются ли издержки на технологии в России запретительными, а также какие возможности по экономии затрат предлагают интеллектуальные системы заканчивания скважин?

«Везерфорд»: Сама по себе технология достаточно гибка. Издержки и производственные результаты, полученные на скважине, законченной с применением интеллектуальных методов, в значительной мере зависят от качества ее составляющих.

Weatherford предлагает экономически конкурентоспособную систему, которая оснащается стационарными системами внутрискважинного мониторинга, срок службы которых охватывает весь период эксплуатации скважины, электронными системами (от базовой до многозонной) и многоствольной конфигурацией интеллектуальной системы заканчивания. Такой комплекс позволяет дистанционно и продолжительное время выполнять целый ряд операций с высокой точностью и без необходимости контроля и дополнительных вмешательств в его работу, что способствует существенной экономии затрат операторов на ремонтные работы, ручной труд, число задействованного персонала и объем используемого оборудования.

Halliburton: Для ответа на этот вопрос и определения целесообразности внедрения систем интеллектуального заканчивания скважин в каждом конкретном случае необходим комплексный подход с привлечением широкого спектра специалистов, как со стороны компании-оператора, так и со стороны сервисной компании. Внедряя данную систему, вы получаете доступ к широкому спектру информации, получаемой в режиме реального времени, а также возможность контролировать каждый интервал скважины в процессе ее эксплуатации без внутрискважинного вмешательства, что экономит время и значительно снижает риски, неизбежно возникающие при КРС. Информация, получаемая с группы скважин, может быть централизована и использована не только для текущей оптимизации, но и для краткосрочного планирования разработки месторождения с целью повышения суммарной накопленной добычи и коэффициента извлечения. В дополнение к этому данная технология позволит повысить эффективность системы ППД за счет оптимального распределения закачки агента по пластам в скважинах, вскрывающих несколько залежей. Также необходимо принимать во внимание, что эффективная разработка ряда резервуаров практически невозможна без применения интеллектуального заканчивания. Следовательно, несмотря на значительные затраты, применение данной технологии максимально увеличивает возможности компаний по обеспечению эффективной добычи.

4. Какие конкретно преимущества несет в себе «умная» скважина для нефтедобывающей компании?

«Везерфорд»: Одним из ключевых инструментов интеллектуального заканчивания является стационарная система внутрискважинного мониторинга и контроля, которая позволяет выполнять точный мониторинг на протяжении длительного времени (до 25 лет!). Наличие такого компонента в системе интеллектуального заканчивания действительно необходимо и уже по достоинству оценено большинством нефтегазодобывающих компаний.

«Умная» скважина, оборудованная системами мониторинга, позволяет оператору прежде всего снизить эксплуатационные затраты, оптимизировать добычу и управлять целым месторождением. Наибольший экономический эффект будет достигнут при оснащении максимального количества скважин.

Halliburton: Используя системы интеллектуального заканчивания, компания-оператор получает множество разносторонних преимуществ. Большое значение имеет увеличение продуктивности, что обеспечивает финансовую выгоду и максимальную окупаемость инвестиций (ROI). Оператор также получает дополнительные возможности оценки продуктивного пласта, что позволяет осуществлять оптимизацию добычи и системы ППД. Другие немаловажные преимущества включают в себя добычу из нескольких пластов, разобщение интервалов, контроль дебита из разных интервалов и повышение эффективности механизированной добычи. Например, используя внутрискважинную систему мониторинга температуры и давления, можно оптимизировать режим работы УЭЦН, анализируя перепад давления и график изменения расхода. В нагнетательных скважинах, вскрывающих несколько пластов с помощью системы мониторинга и регулирования закачки в каждый пласт, можно значительно повысить эффективность системы ППД, уменьшив риск преждевременных прорывов воды в высокопроницаемых пластах, и устранить недокомпенсацию в низкопроницаемых.

5. Возможно ли внедрить интеллектуальные системы заканчивания на существующем месторождении? Происходит ли это в России или в мире? Почему да или почему нет?

«Везерфорд»: Внедрение интеллектуальных систем заканчивания на существующих месторождениях зависит от:

• стадии разработки данного месторождения, так как сразу возникает вопрос о задачах, которые будут решаться с помощью таких систем;
• геолого-физической характеристики залежи и физико-химических свойств добываемого/закачиваемого флюида;
• равномерности фронта вытеснения/закачки;
• способа эксплуатации данного месторождения;
• конструкции скважины-кандидата и устьевого оборудования.

Поскольку эксплуатационные скважины добывающего фонда обычно уже пробурены, закончены и введены в эксплуатацию, то оснащение скважины более новым и современным оборудованием, входящим в состав интеллектуальной системы заканчивания, часто осложнено его несовместимостью с текущей конструкцией скважины.

К прочим факторам можно отнести:

• способ заканчивания скважины (одно- или двухстадийное);
• оснащение одиночных скважин, куста или месторождения в целом;
• стоимость строительства скважин при вводе в эксплуатацию новых пластов или объектов.

Все вышеперечисленное взаимосвязано как с технической стороной вопроса (оснащенностью одной скважины или целой их группы), так и с финансовой, поскольку сразу возникнет вопрос об экономической целесообразности и рентабельности внедрения систем интеллектуального заканчивания. Только после анализа всех параметров нефтегазодобывающие компании и принимают решения о необходимости применения систем интеллектуального заканчивания.

Стоит отметить, что по всему миру, в том числе и в России, на существующих месторождениях наблюдается активное внедрение электронных и оптических систем внутрискважинного мониторинга на базе датчиков давления и температуры в различных комбинациях. Такие системы используют как индивидуально, так и в составе различного глубинно-насосного оборудования.

Halliburton: Внедрение систем интеллектуального заканчивания начиналось на уже существующих месторождениях. При выполнении КРС нефтегазодобывающие компании могут принять решение о переходе на системы интеллектуального заканчивания, в последствии сопоставляя дебиты, а также используя полученные данные для более полной оценки продуктивного пласта. В некоторых случаях преимущества систем интеллектуального заканчивания скважин становятся очевидными для компаний уже на начальном этапе проекта, когда оператор сталкивается с непредвиденными обстоятельствами или не получает запланированных дебитов. Причина может заключаться в изменении свойств пласта в процессе разработки или во множестве других проблем, наиболее оптимального решения которых можно добиться с помощью систем интеллектуального заканчивания. В настоящий момент в России и во всем мире на многих зрелых месторождениях начинают внедряться системы интеллектуального заканчивания по мере осознания операторами их преимуществ.

6. Точность данных, полученных от «умной» скважины, – ключ к ее технологическим показателям. Как вы обеспечиваете преобразование собранных данных в точную информацию для центрального диспетчерского  пункта?

«Везерфорд»: Точность данных определяется метрологическими характеристиками внутрискважинных датчиков (электронных, кварцевых и оптиковолоконных). Высокая частота получения данных (частота опроса) в сочетании со стабильностью показаний и высокой повторяемостью измерений позволяет передавать первичные данные на диспетчерский пункт без каких-либо информационных потерь. Оцифрованные непосредственно в блоке управления и сбора данные далее передаются по цифровым каналам связи с применением протоколов помехоустойчивого кодирования, что позволяет предотвратить потерю важной оперативной информации, приходящей в режиме реального времени со скважины на диспетчерский пункт. Часто данные со стационарных систем мониторинга передаются с большой скоростью на системы сбора и осреднения данных 3-х сторон.

Halliburton: Системы интеллектуального заканчивания Halliburton — это не просто оборудование, они могут выполнять функцию советника по увеличению продуктивности и эффективности путем использования программно-аппаратного комплекса, позволяющего на новом уровне анализировать данные получаемые в режиме реального времени. Halliburton применяет в своей работе самые прогрессивные технологии и оборудование. В качестве примера можно привести внутрискважинную систему мониторинга температуры и давления ROC™ со следующими параметрами по измерению давления: погрешность — 0,015 % полной шкалы, достижимое разрешение — менее 0,055 кПа/с, точность повторения — менее 0,01 % полной шкалы, отклонение — менее 0,02% полной шкалы в год. Измерение температуры также соответствует самым высоким требованиям: погрешность — 0,15C, разрешение — менее 0,005C/с, точность повторения — менее 0,01% C, отклонение — менее 0,1C в год. Данные цифры подтверждают, что при использовании наших систем заканчивания компания-оператор получит точные данные, которые в последствии могут быть использованы для оптимизации процесса добычи. Дополнительно, для борьбы с помехами в собираемых сигналах, которые неизбежно возникают при передаче данных и искажают полезный сигнал, используются программные алгоритмы фильтрации, которые являются компонентами программной платформы DecisionSpace Production™ в рамках реализации «Интеллектуального месторождения». В состав платформы входят разные функциональные модули, которые позволяют подобрать фильтр для каждого сигнала, осуществить комплексную валидацию входящих измерений с выработкой индикаторов достоверности и корректности скважинных измерений для последующего запуска автоматизированных процедур актуализации моделей притока и корреляции подъемника скважины при эксплуатации фонтаном или с помощью УЭЦН.

7. Как «умная» скважина изменяет параметры работы с целью увеличения дебита? 

«Везерфорд»: Если говорить про отдельный случай, или единичную скважину, то система «умного» заканчивания не способствует увеличению дебита напрямую, так как это не инструмент интенсификации притока. Такая система предназначена для поддержания высоких темпов добычи (в идеале – безводной нефти) продолжительное время, а также для равномерной и максимальной выработки пласта путем отсечения и вовлечения в разработку отдельных зон (без дополнительных затрат на внутрискважинные работы).

Если говорить о группе скважин, блоках на месторождении в целом, где реализовано интеллектуальное заканчивание скважин, то за счет стабильной и продолжительной добычи безводной нефти и нефти с низким процентом обводненности, можно утверждать, что такое заканчивание способствует максимальной выработке, приближению к максимальной величине заявленного проектом разработки месторождения коэффициента извлечения нефти (КИН). Естественно, если отсутствуют существенные осложнения, неучтенные в процессе подбора скважин-кандидатов, такие как конусы воды на месторождениях с активной подошвенной водой или прорывы газа, которые способствуют отсечению определенных зон либо боковых стволов. И даже в такой ситуации при интеллектуальном заканчивании все работы будут выполнены без дополнительных внутрискважинных операций, типичных при стандартном заканчивании.

Все изменения в работе скважины контролируются и фиксируются стационарными системами внутрискважинного мониторинга, которые выявляют изменения скважинных параметров, или аномалии добычи в случае многоствольных скважин, и после анализа которых выполняются соответствующие операции.

Halliburton: Применение систем интеллектуального заканчивания скважин обеспечивает полное понимание коллектора и возможность для повышения нефтегазоотдачи путем изменения тех или иных параметров внутрискважинного оборудования. Эти два преимущества являются ключевыми для максимального увеличения добычи. Помимо упомянутых преимуществ следует также учитывать надежность оборудования, точность получаемой информации, понимание и управление множеством внутрискважинных параметров и условий, которые вместе позволяют добиться максимизации добычи. В итоге, увеличение добычи — это именно то, что обеспечивают системы интеллектуального заканчивания скважин.

8. Какие решения для «умных» скважин вы предлагаете нефтедобывающим компаниям?

«Везерфорд»: На сегодняшний день Weatherford предлагает широкий спектр инструментов для заканчивания скважин, от простых до самых сложных систем, способствующих минимизации затрат, сокращению рисков и оптимизации добычи. Вместо адаптации старых технологий к новым и более сложным условия наша компания предлагает портфолио современных высокоэффективных технологий и решений.

Для достижения поставленных целей Weatherford применяет интегрированный подход к заканчиванию скважин, что подразумевает совместную работу специалистов подразделений Строительство и Заканчивание скважин.

Мы предлагаем своим заказчикам широкий спектр технологий в области стационарных систем внутрискважинного мониторинга, в том числе систему OmniWell™. Она позволяет осуществлять контроль производительности пласта в реальном времени на протяжении всего срока эксплуатации скважины.

OmniWell включает в себя несколько типов решений и мониторинга:

• nGAUGE™ – оптический и кварцевый датчики давления и температуры (P/T), которые работают при давлении 206 МПа и температурах до 300°С,
а также широко используются как индивидуальные системы при стандартных задачах мониторинга;

• nTHERMAL™ – оптические распределенные и многоточечные датчики контроля на базе волоконных решеток Брэгга, которые представляют
собой универсальные решения для термического мониторинга;

• nPHASE™ – полнопроходные внутрискважинные оптические расходомеры, которые могут быть сконфигурированы для одно-, двух- или трехфазного потока и установлены в любом месте скважины вне зависимости от ее траектории;

• nLINK™ – электрический или оптический кабель различных конфигураций;

• nFORM™ – гибкий и применимый для различных условий эксплуатации комплекс систем управления, сбора, хранения и передачи данных.

Также мы предлагаем решение для выполнения мониторинга при двухстадийном заканчивании скважин – внутрискважинную технологию оптиковолоконного соединения IWWMC (оптический мокрый контакт). С ее помощью можно осуществлять контроль при использовании технологий для борьбы с пескопроявлением и применении гравийных набивок.

В нашем арсенале имеется и технология радиочастотной идентификации RFID, позволяющая снизить количество спускоподъемных операций (СПО) и внутрискважинных работ. Практически все наши инструменты совместимы с технологией RFID, которая позволяет дистанционно и выборочно использовать определенные инструменты. Программируемая RFID-метка просто сбрасывается в скважину, где достигает нужного при заканчивании инструмента и изменяет параметры его работы в соответствии с заложенной программой.

Кроме того, наша компания разработала ряд внутрискважинных технологий, предназначенных для интеллектуального заканчивания, куда входит оборудование для открытого и обсаженного ствола. Для эффективного заканчивания в открытом стволе применяют заколонные пакеры с различными механизмами активации и возможностью установки и прокладки через них кабеля и контрольных линий; устройства контроля притока (технология ICD и технология автономного контроля притока AICD);скважинные фильтры – стандартные, класса «премиум» и расширяемые; технологии создания гравийной набивки; различные по исполнению подвески и пакеры для хвостовиков (как стандартные, так с возможностью прокладки кабеля или линий управления); оснастку, включающую роликовые протекторы для скважин с большим отклонением от вертикали, и многое другое.

В перечень технологий для заканчивания в обсаженном стволе входят:

• клапаны-отсекатели Optimax™ – на сегодняшний  день по всему миру установлено свыше 7 000 клапанов данной серии;
• интеллектуальне пакеры различных модификаций;
• система восстановления контроля над скважиной Renaissance™, используемая в случае повреждения или выхода из строя клапана-отсекателя;
• двунаправленный изоляционный клапан OptiBarrier™ механического действия, активируемый инструментом или RFID-меткой;
• система газлифтной эксплуатации скважин UltraLift™.

Помимо этого, мы также предлагаем решения по спуску скважинного оборудования, обеспечивающие экономичность, безопасность и целостность скважины на всех этапах работы.

Halliburton: Одним из ключевых аспектов в проектировании и внедрении систем интеллектуального заканчивания скважин является надежность, поэтому в дополнение к общепринятым отраслевым стандартам компанией Halliburton были разработаны собственные, зачастую более строгие стандарты, выполнение которых обеспечивает надежность каждого элемента системы. Помимо этого на каждом этапе производства и внедрения нами применяется определенная система контроля качества, обеспечивающая заказчику не только достижение краткосрочного результата в соответствии с согласованным планом, но и продолжительность работы оборудования, гарантирующая достижения желаемого результата в целом. По окончании процесса внедрения все полученные выводы учитываются при разработке следующего поколения решений и технологий интеллектуального заканчивания скважин. Такой подход к повышению надежности позволил нам добиться того, что мы стали ведущим поставщиком технологий интеллектуального заканчивания скважин на рынке.

Системы интеллектуального заканчивания скважин компании Halliburton могут применяться в следующих направлениях:

• Автоматическое регулирование при газлифтной эксплуатации
• Строительство глубоководных скважин
• Строительство горизонтальных скважины
• Строительство многоствольных скважины
• Многостадийный ГРП
• Мониторинг температуры и давления
• Регулирование расхода одного и более интервалов
• Разобщение пластов
• Закачка химреагентов

Все вышеупомянутые технологии позволяют компаниям-операторам увеличивать накопленную добычу наряду с сокращением капитальных и производственных затрат в самых сложных условиях по всему миру.

9. Говоря о перспективе, должны ли интеллектуальные технологии заканчивания внедряться на большинстве новых месторождений?

«Везерфорд»: Вопрос необходимости внедрения такой технологии должен анализироваться с учетом ситуации, сложившейся в отрасли. Для достижения гарантированного технологического и экономического эффекта процесс внедрения систем интеллектуального заканчивания в сложном или простом исполнении должен проектироваться на этапе старта проекта. Процесс выбора скважин-кандидатов на интеллектуальное заканчивание представляет собой не просто анализ, а кропотливый и непростой труд, для чего требуется построение сложных моделей с отработкой различных сценариев изменения свойств добываемых флюидов, коллектора и объекта в процессе разработки месторождения.

Поскольку на сегодняшний день в работу запущено уже множество умных скважин, соответственно, нами накоплен и солидный опыт их применения. И мы знаем, что еще до этапа внедрения системы интеллектуального заканчивания вопрос ее востребованности должен совместно прорабатываться несколькими ответственными сторонами – нефтегазовой компанией, ее проектным институтом и сервисным подрядчиком, который будет реализовывать проект.

По всему миру технологии умных скважин применяют различные компании, поэтому в вопросе проработки необходимо учитывать возможности каждого поставщика в данной области и оценивать все множество вариантов решений, тем самым удастся избежать ненужной ограниченности при выборе как поставщика, так и технологии.  Современные технологии интеллектуального заканчивания отличаются максимальной гибкостью: в зависимости от месторождения, способа его эксплуатации и других ключевых параметров оператор может выбрать как сложную систему интеллектуального заканчивания (например, для многозонных и многоствольных скважин различных категорий), так и простую компоновку, оснащенную системой внутрискважинного мониторинга для контроля работы объектов и эксплуатации всего месторождения.

Halliburton: Разработка большинства газовых и газоконденсатных месторождений должна начинаться со строительства интеллектуальных скважин при наличии такой возможности. В этом случае компания-оператор получает всю необходимую информацию по резервуару уже на самом начальном этапе его разработки. Примеры использования систем мониторинга на начальном этапе разработки мы можем наблюдать в ЯНАО, а также на морских скважинах Сахалина и Каспия. В дальнейшем, при грамотном использовании полученной информации и с учетом возможности эксплуатации скважин на разных режимах, компании-оператору удастся предотвратить множество проблем, которые могут возникнуть на более поздних этапах разработки. Также необходимо отметить, что технология интеллектуального заканчивания активно развивается, и наряду с повышением надежности систем происходит оптимизация затрат, необходимых для их производства и монтажа, что безусловно положительно влияет на перспективы их внедрения. Хорошим примером оптимизации затрат является система SmartPlex™, разработанная компанией Halliburton и позволяющая контролировать до 12 зон при помощи всего лишь 3-х гидравлических линий и одной электрической. В зависимости от глубины установки, данная система позволяет снизить затраты на строительство интеллектуальной скважины до 30% за счет сокращения количества гидравлических линий, наземного оборудования и упрощения конструкции фонтанной арматуры.

Урал Муниров
«Везерфорд»

Урал Муниров окончил Уфимский государственный нефтяной технический университет. В компании Weatherford работает уже более 5 лет, начинал в 2011 году с должности полевого инженера отдела Оптимизация добычи в Ноябрьском филиале. В 2013 году был переведен в московский офис на должность инженера проектов, где трудится и по сей день.

Урал накопил более чем 10-летний опыт работы в нефтегазовой промышленности, специализируясь в таких сферах, как испытания скважин и многофазная расходометрия, а также внутрискважинный мониторинг.

Максим Карпов
Halliburton

Максим Карпов окончил геологический факультет Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова в 2002 году. Его общий стаж работы в нефтегазовой индустрии превышает пятнадцать лет, а география работы охватывает Россию, Казахстан и США. Максим имеет значительный опыт в таких областях, как испытание и заканчивание скважин, в том числе с применением систем интеллектуального заканчивания.

В настоящее время он занимает должность руководителя отдела развития бизнеса департамента заканчивания скважин в России.