Мониторинг профиля притока оптоволокном
Cоловьева В.В., Гуляев Д.Н., Коваленко К.В., Прилуцкий А.А., Лазуткина Н.Е., Жуйков Г.О.,
Круппа З.П.


РГУ нефти и газа, НП «ГНПЦНГГ», ОптоМониторинг

Добыча газа горизонтальными скважинами из коллекторов с трудноизвлекаемыми запасами значительно растет темпами. Такие объекты обладают сложным геологическим строением. Существует множество методов контроля разработки для определения темпов отбора запасов и оценки потенциала повышения добычи. Важная часть мониторинга — определение профиля притока. Использование оптоволоконных датчиков позволяет не только локализовать работающие толщины пласта, но и оценить их изменение в процессе разработки в режиме реального времени. В статье показаны результаты онлайн-мониторинга, наглядно показывающего информативность применения оптоволокна.
Прогресс в технологиях позволяет расширять арсенал инструментов и методик для анализа и оценки профиля притока в скважинах. Несмотря на обилие данных, иногда бывает сложно точно определить изменения в профиле с течением времени. В таких случаях полезно обращаться не только к широко применяемым датчикам, но и к оптоволоконным исследованиям, которые эффективно справляются с поставленными задачами.
Использование оптоволоконных датчиков позволяет определить рабочие толщины, количественно оценить профиль притока и отслеживать изменения в работе интервалов по стволу скважины [1–3].
Однако возникает вопрос обработки и визуализации данных, полученных от датчиков. В настоящее время активно разрабатываются новые методы интерпретации данных скважин и совершенствуются средства визуализации. С использованием полуавтоматического портала «СКМС-онлайн» (системы комплексного мониторинга скважин) можно просматривать данные по глубине за всю историю эксплуатации скважины, а также отслеживать изменения температуры во времени, что значительно упрощает анализ полученной информации.
Новые технологические возможности оптоволоконных систем (ОВС) открывают перспективы для улучшения подходов к интерпретации нестационарной оптоволоконной термометрии. Классический метод, который включает выбор наиболее информативных и репрезентативных профилей изменения температуры вдоль ствола скважины с последующим анализом по традиционной схеме, является одним из наиболее очевидных способов использования измерений этим датчиком.
Однако потенциал оптоволоконного датчика гораздо шире. Для количественной оценки параметров скважины и пласта можно применять интерпретацию, основанную на анализе особенностей быстро протекающих динамических процессов. Эти процессы более полно отражают динамику работы системы «скважина — пласт» при использовании сложных систем заканчивания, таких как зоны естественной и искусственной трещиноватости, коллекторы в зоне вскрытия трещинами гидроразрыва пласта (ГРП) и авто-ГРП или горизонтальные стволы и прочее.
Общая методика интерпретации данных оптоволокна представлена на рисунке 1.
Рис. 1. Методика интерпретации оптоволоконных данных

Для интерпретации данных оптоволоконной термометрии их начальными данными являются профили температуры вдоль ствола скважины, записанные в непрерывном режиме на протяжении длительного времени. Однако из-за возможных деформаций оптоволокна и высокой дискретности данных, получаемых с помощью оптоволоконных датчиков, термограммы могут содержать значительный уровень шума. Для нивелирования этого шума необходимо учитывать флуктуации времени прихода отраженного сигнала.
Следующим этапом интерпретации является совместный анализ поведения температурного поля и изменений режимов работы скважины. Этот анализ включает несколько этапов. На первом этапе изучается синхронность температурных аномалий по времени с поведением скважины на различных глубинах. Затем происходит выделение температурных аномалий, связанных с особенностями проведения измерений (например, изменениями режимов работы или остановками скважины), и их сравнение с параметрами работы скважины, такими как кривые изменения давления и компонентных расходов.
Для качественной и количественной интерпретации термометрических данных одиночные импульсы, полученные от оптоволоконных датчиков, должны быть предварительно обработаны с использованием алгоритмов интеллектуального сглаживания. Эти алгоритмы основаны на различных способах усреднения данных по времени и по глубине датчика.
После выбора наиболее информативных временных интервалов и определения базовых термических эффектов, таких как дроссельный, адиабатический, теплообмен и калориметрическое смешивание, требуется выбрать метод их количественной обработки. На рисунке 2 приведены основные методы обработки данных, полученных с помощью оптоволоконных систем.
Рис. 2. Способы обработки данных волоконно-оптических датчиков

СКМС представляет собой программно-аппаратный комплекс, объединяющий комплекс приборов, датчиков и блоков опроса, расположенных на месторождении. Его основная функция заключается в телеметрии скважины в режиме реального времени.
Этот комплекс включает в себя наземное оборудование, логический модуль, установленный в блок-боксе, внутрискважинное оборудование и программное обеспечение для обработки и интерпретации результатов измерений.
Программно-аппаратный комплекс «СКМС-онлайн» осуществляет запись виброакустических и температурных данных на протяжении всего ствола скважины, а также забойного давления на протяжении всего периода эксплуатации скважины. Он также позволяет добавлять и обрабатывать любую полученную информацию на каждом этапе жизни скважины. «СКМС-онлайн» способен функционировать как на базе собственного оборудования, так и подключаться к уже существующему на скважине оборудованию.
На начальной странице веб-интерфейса можно увидеть сводную статистику по всем подключенным скважинам и последние изменения в их работе. Также здесь представлены все имеющиеся подключенные объекты в интуитивно понятном «дереве скважин», что изображено на рисунке 3.
Рис. 3. Начальная страница веб-интерфейса

Это решение обеспечивает оперативный доступ к обновленным данным по всем доступным объектам, что позволяет эксперту быстро перейти к анализу конкретной скважины. Пакетный комплекс предоставляет возможность просмотра данных как на текущий момент времени (или на последнюю доступную дату при прекращении работы оборудования), так и всех ранее полученных оптоволоконных данных.
Раздел «История», представленная на рисунке 4, позволяет воспроизводить данные акустического сигнала и температуры. Несмотря на то, что в контексте анализа теплового поля скважины воспроизведение температуры при данном методологическом подходе может оказаться малоинформативным, для акустического сигнала это имеет большое значение [4]. Эта страница обеспечивает возможность динамического наблюдения за изменениями в акустическом сигнале, что способствует более глубокому пониманию процессов формирования и проявления потока. Для полного раскрытия потенциала акустической информации на данной странице необходимо добавить функцию масштабирования частотного диапазона. Это небольшое дополнение дает пользователю возможность регулировать частотный диапазон и анализировать высокочастотные и низкочастотные аномалии как вместе, так и по отдельности.
Рис. 4. Раздел «История» (представлена одна из тестовых скважин веб-интерфейса)

Для анализа термограмм скважин присутствует специальный раздел «Интерпретация». На этой странице все полученные термические данные отображаются на тепловой карте (рис. 5). Следует отметить, что данная функция существенно сокращает время, необходимое для визуализации данных, а также обеспечивает возможность просмотра данных в полном объеме или по отдельным интервалам записи.
Рис. 5. Раздел «Интерпретация»

Вышеописанный раздел также позволяет выбирать необходимое количество кривых для дальнейшего анализа данных. Пользователь может просматривать кривые как в зависимости от глубины, так и по времени, что помогает в определении интересующего интервала для дальнейшей интерпретации (рис. 6).
Портал является полуавтоматическим и предоставляет пользователю возможность выбирать не только интересующие его кривые, но и один из предложенных вариантов интерпретации, разработанных авторами и представленных на портале.
Рис. 6. Визуализация выбранных данных

Количественная оценка рабочего интервала газовой скважины, рассчитанная с применением коэффициента относительной температуры, представлена на рисунке 7.
Видно, что в начальный период работы скважины в работу вовлечена практически вся эффективная длина горизонтального ствола.
Рис. 7. Количественная оценка рабочего интервала газовой скважины

Соловьева В.В., Гуляев Д.Н., Коваленко К.В., Прилуцкий А.А., Лазуткина Н.Е., Жуйков Г.О., Круппа З.П.

РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина, Москва, Россия;
Некоммерческое партнерство «ГНПЦНГГ», Москва, Россия;
ООО «ОптоМониторинг», Москва, Россия

gulyaev.d@gubkin.ru
Алгоритмы онлайн-мониторинга профиля притока с помощью распределенных оптоволоконных датчиков, математическое определение профиля притока с помощью коэффициента относительной температуры.
оптоволокно, онлайн-мониторинг, горизонтальные скважины, термометрия, профиль притока, газ
Соловьева В.В., Гуляев Д.Н., Коваленко К.В., Прилуцкий А.А., Лазуткина Н.Е., Жуйков Г.О., Круппа З.П. Опыт мониторинга профиля притока газа в горизонтальных скважинах с помощью оптоволокна в системе «СКМС-онлайн» // Экспозиция Нефть Газ. 2024. № 4. С. 24–27.
DOI: 10.24412/2076-6785-2024-4-24-27
05.06.2024
УДК 550.362
DOI: 10.24412/2076-6785-2024-4-24-27

Рекомендуемые статьи
© Экспозиция Нефть Газ. Научно-технический журнал. Входит в перечень ВАК
+7 (495) 414-34-88