Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
The Implication of Using State-of-the-Art OVERVIEW |
Значение использования новых технологий. Обзор |
Lowering production costs, and therefore capital investment, lengthening reservoir life and optimizing hydrocarbon recovery are the prime objectives behind the establishment of in-depth understanding of any field. This can be easily achieved with optimal completion practices of individual production or injection, for gas or oil wells placed in any reservoir. Historical overviews of the drilling and completion procedures, from not too long ago, shows that vertical wells were dominant in the oil industry followed by slanted drilling, bringing horizontal drilling and now multilaterals and multizone drilling and completions with maximum reservoir contact (MRC) laterals and extended reach wells into the picture, Fig. 1. This led to optimized field production or injection programs, improving reservoir performance, achieving higher extraction ratios and reducing field development and intervention costs. |
Понижение издержек производства, и как следствие капиталовложения, увеличение срока эксплуатации месторождений и оптимизация углеводородного восстановления являются главными задачами создания глубокого понимания любой области. Это легко может быть достигнуто с помощью испытания скважин на практике, введения газа и нефти в установленные коллекторы. Исторические наблюдения бурения, оснащения и испытаний скважин, не так давно показали, что Вертикальные скважины были основными в нефтяной промышленности и после бурения наклонных скважин. Бурение вертикальных скважин и в настоящее время многостороннее и многозональное. |
This, more expensive drilling and well completion procedure, can easily be economically justified with improvement in reservoir performance and increased recovery. The responsible operators and engineers cannot use sound judgment and make informed decisions without intelligence of what is going on in the reservoir. For example, in a multilateral well, if the water invades one of the laterals, the well performance will be affected greatly due to the increase in water cut. Alternatively, if ICVs exists along with sensors that can predict the water movement, better proactive reservoir management can be made. Therefore, the integration of IWC, with the installation of permanent monitoring devices, serve as the economic justification path between sophisticated drilling procedures and complicated well completion and exploring and producing hydrocarbons from conventional, mature oil fields and unconventional reservoirs. Geosteering is defined as the drilling of a complex well where decisions to optimize the well path are made based upon real-time geological and reservoir data while drilling. Visualization of the data in three dimensional (3D) leads to attaining the optimal reservoir contact by maximizing oil zone placement, Fig 2. Smart wells are equipped with monitoring equipment and completion components that can be remotely adjusted to optimize production. Thereby, IWCs can be defined as the process of making a well ready for production (or injection) with the assembly of downhole tubular and sensor equipment for the purpose of enabling a safer, smarter, more efficient, more effective, and more economical and optimum production from an oil or gas well in a timely manner. |
Такие бурения более дорогие,завершение бурительных работ может быть экономически оправдано вместе с реконструкцией коллектора(пласта) и увеличением качества работы. Ответственные операторы и инженеры не могут принимать обоснованные решения,не зная что происходит внутри коллектора. Например в хорошей многоствольной скважине если вода протекает в один из боковых отводов,то производительность его сильно пострадает в связи с увеличением обводнённости. Или же если существуют БМП с датчиками , которые способны предсказать движение воды,то можно прогнозировать ситуацию и управлять коллекторами. Таким образом,интеграция МКК с устоновкой устройств постоянного мониторинга служат экономическим обоснованием путей между процессом бурения и освоения и изучения добычи углеводородов из обычных месторождений нефти и нетрадиционныхколлекторов. Геонавигация определяет где должно осуществляться бурение скважин. Нужно опрнеделить троекторию бурения в реальном времени на основе геологической информации и данных в процессе бурения. Трёхмерная визуализация данных приводит к оптимальной установке связи с коллектором за счёт максимального заполнения нефтью. Современные скважины оснащены контролирующим оборудованием следящим за завершением добуривания и регулирующим оптимизацию производства от нефтяной или газовой скважины |
Soft Computing and Real Time Monitoring and Control Additionally, the deployment of smart completions and permanent monitoring systems enables real-time monitoring and control of the subsurface and surface equipment through systems like Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA); and sometimes remotely through advanced systems. The successful amalgamation of IWC to the SCADA console provides the ability to control the downhole valves while simultaneously monitoring data from the downhole sensors and multiphase flow meters on the surface. This huge amount of data transferred every second should be interpreted, thereby the decision making is left, in many cases, to the operator/engineer in charge. In addition, engineers/management might be late in making a decision due to data understanding and explanation. An hour of latency could cost millions in production operations. Soft computing methods provide the ability to manage the massage quantities of data that would not be possible with a manual system. This results in a producing system that uses the real time monitoring data and detects the current field conditions, anticipates field requirements and makes decisions in a timely fashion under the overall supervision of engineers. The engineers are responsible for the set point parameters in the automatic system, which is constantly checked against real time monitored data from the instruments. This ultimately results in an appropriate data management, leading to the best possible use of the huge volume of field information gathered, Fig. 3. There is some emphasis over the implication of soft technologies, data management and decision support systems throughout this article. |
Новейшие вычесления,мониторинг в реальном времени и дополнительное управление,освоение новых месторождений и постоянный мониторинг,позволяет контролировать подземное и наземное оборудование через системы диспетчерского управления и сбора данных (SCADA) ,а иногда дистанционно с помощью совсременных систем. Успешное объединение MKK SCADA позволяет пультом оператора контролировать скважные клапоны в то время когда мониторинг и скважные датчики контролируют многофазные расходомеры на поверзности. Этот огромный объём данных передаваемых каждую секундуследует интерпретировать,тем самым принятие решений остаётся за оператором/инженером. Кроме того последнее принятое решение инженером обусловлено данными понимания и объяснения. Час задержки может стоить миллионы в производственной деятельности. Новые вычислительные методы обеспечивают возможность управлять обработанными данными,которые небыли бы доступны с ручной системой. Это приводит к разработки системы,которая использует реальные данные мониторинга и быстро определяет новые месторождения,ожидает команды о принятии решений своевременно под руководством инженеров. Инженеры отвечают за набор параметров в автоматической системе,которая постоянно проверяется мониторингом . Это приводит к системе управления данными которая способствет белее лёгкому использованию огромного объёма собранной информации. Сделан некоторый акцент на последствия использования новых технологий ,управления данными и системы поддержки в этой статье. |
Data Management, Communication and Security Real-time and secure data communication, and data delivery on demand are both vital in IWC, and further essential to dynamically monitor and control production operations remotely at all times, Fig. 4. With secure twoway data transformation and interpretation through a Web browser, informed real time decisions can be made and executed in a real time approach. The installation of permanent downhole monitoring systems (PDHMS) assures that production parameters (like oil production, gas production and total production) as well as accompanied flowing pressures and temperatures are measured and recorded. Moreover, additional information relative to, electrical submersible pumps and compressors for example, can be monitored easily. The system can be enabled to send an alarm if a problem occurs. With the utilization of the soft computing methodologies, if the system is familiar with the problem, it can make a sound judgmental decision, and at the same time informs the responsible personnel. This is the ultimate objective of having IWCs installed. This remote, real-time communication minimizes downtime and production loss. It also reduces safety concerns by minimizing on-site personnel visits and handles systematic precautions. |
Данные управления, связи и безопасности |
SMART SYSTEMS Some of the limitations for effective and efficient smart systems are (the sensitivity of each method varies from one company to another): (1) cost of technology, (2) trained manpower, (3) mature fields, (4) hot, harsh deep environments, (5) integration of operations (surface and subsurface), and (6) power and communications. The main elements of IWC are flow monitoring, flow control and flow optimization, Fig. 3. Smart completion consists of some combination of zonal isolation devices, ICVs; subsurface flow control devices controlled by methods like actuation or multiplexing. The fundamental requirements for a smart system to exist are downhole control, permanent monitoring systems and sensors, surface monitoring and control, zonal isolation devices, power and communications and automation and control and data acquisition and management software and system accessories. |
Умные системы |
The direct benefits obtained from the intelligent well technology can be summarized as follows:
|
Прямые выгоды, получаемые от интеллектуальных т технологий могут быть суммированы следующим образом: |
What can an intelligent well provide? The benefits of drilling a sophisticated multilateral horizontal well compared to a vertical well are addressed first. It increases production rates, control (water, gas and sand) production, increase reserves, provides the ability of producing from thin reservoirs, connect vertical fractures, produce methane from coal and increase injectivity (steam, water, polymers, etc.) in enhanced/secondary oil recovery applications. Smart well completions access this target with minimum time and cost, with reduced formation damage and drawdown pressure, minimum environmental impact, maximum attainable productivity, and maximum safety for the workers. |
Чтоможет представить интеллектуальная скважина? |
Reliability of Smart Systems The installation of equipment like PDHMS consists of an electronic measuring system placed near the reservoir depth and connected to recording equipment through an electrical cable or fiber optical system attached to the well pipe. Reliability is a key requirement for systems that remotely control inflow and monitor the reservoir. The industry has set high reliability targets: 90% probability to survive 5 years for the actual monitoring system, and 90% probability to survive 10 years for actuators. Although the basic idea that reliability qualification testing (RQT) is the occurrence of a particular failure and may be a random event; the failure modes themselves are not random. In an evaluation of 952 PDHMS systems from four service companies, Shell estimated the industry average of 5 year survival probability to be 69%, and identified the PDHMS system improvements needed to achieve the industry target 5 year survival probability of 90% to be technical quality, care during installation and management of interfaces. |
Надёжность современных систем. |
The survival analysis is a very effective and unbiased technique to determine permanent installation lifetime. RQT is a powerful tool to accelerate the development of intelligent completions and it is essential to search for the root causes of failure and to determine effective corrective measures. It is important to remember that:
APPLICATIONS AND FUTURE VISION A practical single application of smart systems was on a four zone intelligent water alternating gas injector that was installed on a platform well in the North Sea in May 2004. The completion included three Weatherford optical single-phase flow meters with integrated pressure and temperature gauges and variable downhole valves for controlling injection rates into each of the four zones. |
Анализ работоспособности является очень эффективным и не-предвзятым методом для определения постоянной жизни установки. RQT представляет собой мощный инструмент для ускорения развития интеллектуальных дополнений и очень важно, искать корень и причины неудачи и определить какие надо применить эффективные меры по исправлению положения . Важно помнить , что:
|
This combination allows full control and monitoring of zonal injection rates and has proven to be a valuable tool in managing reservoir pressure, and therefore, optimizing production. The main objective of this intelligent completion was to be able to selectively direct both water and gas injection into zones where it is most needed, and monitor the rates into each zone at any given time. The remote control and monitoring of sleeves and sensors were considered very useful and cost- effective functionalities. |
Эта комбинация позволяет полностью контролировать зональную глубину и является ценным инструментом в управлении пластовым давлением и следовательно оптимизацией производства. Основной целью этого умного процесса является способность изберательно направлять воду и газ в зоны,где это необходимо,и контролировать глубину каждой зоны в любой момент времени. Пульт дистанционного управления и мониторинга датчиков клапанов считается очень полезной и экономически эффективной возможностью. |
Recent application field-wide was made possible by Saudi Aramco. Saudi Aramco went further than any others in the intelligent field and has had many applications of the smart field initiatives5. The latest addition of 300,000 barrels per day from the Haradh III increment of Ghawar is called "a milestone for smart fields12" due to the successful integration of four technologies: 1) MRC wells, 2) smart completions, 3) geosteering, and 4) intelligent fields. The infrastructure put in place includes 32 MRC wells (each with multiple horizontal laterals), 28 horizontal water injector wells, 12 observation wells, and a new gas-oil separation plant. The project that spanned a period of almost 2 years is regarded as the entry point to the intelligent era of real time reservoir management. |
Последняя область для применения в масштабах стало возможным благодаря Saudi Aramco. Saudi Aramco пошел еще дальше, чем любые другие в интеллектуальном плане и имел много интеллектуальных приложений . Последнее дополнение- 300000 баррелей в сутки с приращением Haradh III Гавар называют "важной вехой для умных месторождений . в связи с успешной интеграцией созданы четыре технологии: 1) MRC скважин, 2) умные дополнения, 3) Геонавигация и 4 ) интеллектуальные поля.Инфраструктуры введённые в действие включают в себя 32 скважин MRC (каждое с множеством горизонтальных боковых), 28 горизонтальных водо- нагнетательных скважин, 12 скважин наблюдения, и новый газовый разделительный отвод.Проект, который охватил период почти 2 года, рассматривается как точка входа в интеллектуальную эпоху реального времени разработки месторождения. |
Another general application of smart systems was through the detailed consideration and well management of the injection and production processes of single or multiple phase flow under various flow rates in a timely manner. Using model based flooding optimization to design detailed injection and production rates, smart completion improved the controlling capacity of the system, and therefore resulted in the enhancement of production recovery that was not deemed possible without the dynamic optimization of injection and production rates during the water flood. |
Другое общее применение интеллектуальных систем было найдено через детальное рассмотрение и хорошее управление вводом в производственные процессы одного или нескольких фаз потока при различных расходах. С помощью модели, основанной на заводнении пласта, оптимизации разработки детального изучения и темпов производства,умные действия улучшели контрольные способности системы и, следовательно, привели к повышению продукции восстановления, которкоторая не считалось возможной без динамической оптимизации ввода и темпов производства в течение заводнения . |
Some major visionary smart completion technology applications in EOR for oil shale recovery represents a significant unconventional hydrocarbon resource, with estimates of the total volume of oil in place exceeding 1.5 trillion equivalent barrels in the United States alone. ExxonMobil provided the Electrofrac process for in-situ oil shale conversion with encouraging results. The utilization of IWC (more to the benefits gained in its pure conventional application) will complement and control the process of sending electricity to the created fractures to convert the solid organic matter to oil and gas. Schlumberger invented another method for the same purpose, where they use radio frequencies to heat the shale to pyrolysis temperatures and supercritical carbon-divide to sweep the produced fluids and gases to production wells. |
Некоторые крупные компании завершили разработку умных технологий в области повышения нефтеотдачи пластов- для восстановления горючих сланцев. Они представляют собой значительные нетрадиционные углеводородные ресурсы. по оценкам, от общего объема пластовой нефти добыча превышает 1500000000000 эквивалентных баррелей в одних только Соединенных Штатах. ExxonMobil условии Electrofrac процесс монолитного преобразования горючих сланцев с обнадеживающими результатами. |
Multilateral Deliverability One of the great benefits that can be explained from the theoretical example of having IWCs in a multilateral well is the real-time understanding of the reservoir by receiving real-time measurements of flow rates, pressures, temperatures, etc., along with the utilization of pressure-volume-temperature data and information gained from the installed sensors. This makes possible the estimation of wellhead flowing pressure that will account for the cross flow and the wellhead pressure that will articulate the down flow of each lateral . Therefore, continuous production optimization can be easily achieved. |
Продуктивная Многоствольная скважина |
Figure 5 shows the plot of total wellbore oil flow vs. wellhead pressure. Figure 6 shows the total wellbore oil flow and the contribution of each lateral vs. wellhead pressure, and Fig. 7 shows the percentage of the contribution of each lateral to the total rate plotted against the wellhead pressure. Figure 8 is the multilateral configuration. One of the laterals started to have negative flow (probably due to cross flow) at a wellhead pressure of 1,558 psia. The total flow rate, however, become negative at a wellhead pressure of 1,778 psia. Lateral 4 declined first, rapidly followed by lateral 3, lateral 2, and finally lateral 1, as anticipated from the available reservoir data. Utilizing this rigorous mathematical model, the data and plots exhibit that a wellhead pressure below 1,500 psia should be maintained for a healthy system. |
На рисунке 5 показан сюжет общий поток нефти скважины против давления на устье скважины. Рисунок 6 показывает общие скважины нефтяного потока и воздействие каждого отвода скважины против давления на устье скважины и Рис. 7 показывает процент воздействия каждого отвода на общую скорость на график против устьевого давления. Рисунок 8 является многосторонней конфигурацией.в Одном из боковых отводов образовался отрицательный поток (вероятно, из-за поперечного потока) в устье скважины давление 1558 фунтов на квадратный дюйм.Общий расход, однако, становится отрицательным, в устье скважины давление 1778 фунтов на квадратный дюйм. в Боковых четырёх давление снизилось во-первых, из-за остальных боковых трёх отводо, боковых двух и, наконец, боковой 1, как и ожидалось на основе имеющихся данных резервуаре. Используя эту строгую математическую модель, данные и демонстрируют, что должен быть сохранён напор ниже 1500 фунтов на квадратный дюйм для исправной системы. |
Decision Support System Prior to the application of soft computing technologies to automate decision making that will greatly support the deployment of smart completions, a decision support system (DSS) must be in place. A DSS is an information system that supports businesses and organizations in the decision making process. It is an interactive computer system intended to help decision makers to: (a) Compile useful information from raw data, documents, personal knowledge and/or business models, (b) Identify and solve problems, and (c) Suggest or make decisions. The DSS has evolved to include executive information systems, group decision support systems, organizational decision support systems and single user and model oriented DSS. Many methods are behind the DSS, some of which are decision trees (being the most common), simulation and sensitivity analysis. Typical decision points in the Exploration and Producing (E&P) industry are:
|
Системы Поддержки Принятия Решений. |
This requires handling ambiguities in inputs, such as historical records and laboratory tests. It calls for interactive computer based systems for faster diagnosis and decision making. It is considered to be an integrated asset management between information technology and petroleum engineering work flows. With programming of such implications, it is important to know that decision makers must balance trade-offs for problems with multiple objectives. |
Это требует работы с влаженими в исторические документы и лабораторные испытния. Они призывают к интерактивной компьютерной системе для более быстрой диагностики в решающей ситуации. Это считается комплексным управлением активам между информационными технологиями и нефтяными потоками инженерных работы. С программированием таких последствий, важно знать, что лица, принимающие решения должны сбалансировать компромиссы для задач с несколькими целями. |
Soft Computing in Synergy with IWCs Soft computing is an efficient and effective method of data mining. It provides real environment optimization of operations ultimately leading to the appropriate selection of best-in-class technology deployment in a field, and therefore, sustains field production levels, prolongs the life of the wells and controls the wells for optimum production. The application of soft computing in the E&P industry assures leaving the least amount of oil in the ground (increase production), find every economic barrel yet to be discovered (cut cost), and expand the recoverable resources (accelerate recovery). Additionally, the outlook hydrocarbon price supports the application of such technologies2. It is a long-term investment that will improve reliability, reduce reentry and its cost, improve decision making, reduce human intervention and provide a rapid response to market conditions. |
Системные вычисления в синергии с IWCS Системные вычисления являются эффективными методами интеллектуального анализа данных. Они позволяют в реальных условиях опимизации эксплуатации скважины в конечном счёте привести к соответствующему выбору лучшей в своём классе технологии развёрнутой в залежах и следовательно поддерживания уровня производства,продлевают срок службы скважин и контролируют их для оптимального производства. Применение системных вычислений в E & P впромышленности уверяет на остаток наименьшего количества нефти в недрах (увеличение производства), на находку новых баррелей баррель которые еще предстоит открыть (сократить расходы), а также расширить возмение ресурсов (ускорить восстановление). Кроме того, прогноз на цену углеводорода поддерживает применение таких технологии2. Это долгосрочные инвестиции, которые позволят повысить надежность, снизить спускаемого и его стоимость, улучшить процесс принятия решений, снизить вмешательство человека и обеспечить оперативное реагирование на рыночных условиях. |
Remotely operated MRC multilateral wells with smart well completions have reduced the well count, increased productivity, improved flood front conformance while lowering water production and reduced overall operating costs. Even with the latest advancements of soft computing (utilized to diagnose production problems and set appropriate solutions in Middle East fields), it still requires an operator to remotely control the downhole valves using the SCADA system. |
Дистанционное управление MRC многоствольных скважин с умным оснащением и оборудованием приумножило повышение продуктивности,модернизирования заводнения,соответствия охвата передней части водой,при одновременном спуске воды и снижение общих эксплуатационных расходов. Даже с последними достижениями новейших вычислений(используется для диагностики обнаруженных проблем в залежах на Ближнем Востоке) она по прежнему требует от оператора управдения скважными клапонами с помощью системы SCADA. |
Neural networks is an artificial neural network that simulates the behavior of a human biological network of neurons by assigning weights to connections between layers of neurons to suggest a degree of influence4, Fig. 9. They can then be used through SCADA to test the individual zones of smart MRC multilateral wells, and therefore eliminate continuous operator supervision and decision making. This requires building a network that connects to SCADA, receives well data and makes decisions using a NN system for choke positions through a SCADA application. Operator free full automation of intelligent well downhole control will further reduce operating costs, eliminate the constant supervision of SCADA applications, achieve better and faster decisions via the networks ability to continuously train and learn instantaneously through real-time data feed after the flow tests. They accelerate production and optimize performance with the best usage of the intelligent facilities. |
Нейронные сети представляет собой искусственные сети,которые моделируют биологическое поведение человека путём распределения нагрузок между соединениями нейронов и степенью их влияния. Они могут быть использованы через SCADA для проверки отдельных зон интеллектуальных , многоствольных скважин, и, следовательно, устранить постоянное наблюдение оператора и принятия им решений. Это требует создания сети, которая подключается к SCADA, получает также данные и принимает решения с использованием системы NN для дроссельного винтеля через приложение SCADA. Оператор бесплатно на полной автоматизации интеллектуального управления скважин будет способствовать дальнейшему снижению эксплуатационных расходов, устранению постоянного контроля использованияSCADA,будет тренероваться и учиться достижению лучших и быстрых решений через возможности сети мгновенно в режиме реального времени с помощью данных канала и проведённых тестов. Они ускоряют производство и оптимизацию производительности с улучшением использования интеллектуальных объектов. |
Initially, the neural network could work as an alerting mechanism or warning system for a stringent set of parameters defined for the reservoir. It would perform soft computing on the continuous stream of data from the instruments. The system would summarize data from multiple well PDHMSs and other downhole instruments; however, the uncertainty in the reservoir flow characteristics between wells would be unknown and would change the decision making process for the production engineers. Monitoring rules are continuously altered in a producing reservoir based on production history and diagnostic measurements. The data needs to be fed into a reservoir fluid simulator for spatially defining the flow characteristics, and therefore, are used for updating the monitoring rules. This will perform like a virtual advisor with artificial intelligence and provide advisory messages. |
Первоначально, нейронная сеть может работать как механизм предупреждения или оповещения о строгих наборах параметров, определенных для коллектора. Она будет выполнять системные вычисления на непрерывного потока данных с приборов. Эта система будет суммировать данные из PDHMSs и других инструментов скважин, однако, неопределенность в коллекторе потока характеристик между скважинами были бы неизвестны и изменили бы процесс принятия решений для производства . Правила мониторинга постоянно изменяются в продуктивном пласте на основе истории производства и диагностических измерений. Данные должны подаваться в имитатор пластового флюида для определения пространственных характеристик потока и, следовательно, используются для обновления правила работы мониторинга. Данное решение будет выполнять как виртуальный консультант с искусственным интеллектом ,так и оказывать консультационные сообщения. |
The alerts could be in the form of "insufficient pressure support over an area," "sweep efficiency below target," "water cut increment rising abnormally," "condensate accumulation becoming critical near the wellbore,” etc. The alerts would provide scheduling action plans for the field engineers in optimizing the well production. |
Оповещения могут быть в форме "недостаточная поддержка давлением на площади", "коэффициент охвата ниже целевого показателя", "темп роста обводненности ненормален", "накопления конденсата становится критическим в призабойной зоне" и т.д. оповещения обеспечят планирование действий инженеровдля оптимизации производительности скважины. |
In the future, more advanced applications of soft computing for neural network would provide a total automation in real time managing of reservoir fluid production and injection processes in multilateral wells. Reservoir and production engineers would monitor the performance of the system and would have the capability to override the automatic system and vary the parameter settings to affect the overall reservoir performance. |
В будущем, все более совершенные приложения современных вычислений для нейронной сети обеспечят полную автоматизацию в реальном времени на управление производством пластовых жидкостей и введение процессов в многоствольных скважинах. Эксплуатация и техническое обслуживание будут контролировать работу системы и будут иметь возможность отменить автоматическую систему и изменять значения параметров,которые влияют на общую производительность коллектора. |