Реферат: Роль ЭВМ в разработке нефтяных и газовых месторождений

Реферат«Рольэлектронно-вычислительных машин в разработкенефтяных  и газовыхместорождений»

 

Систематическоеупорядочение режимов работы насосных установок (ЭЦН, ШГН), обработки призабойныхзон (ОПЗ) и ремонтно-изоляционные работы (РИР) – основные мероприятия посохранению и увеличению уровня добычи нефти.

Расчеты проведения мероприятийуказанных трех групп основываются на переработке большого количестваинформации. Применение математических методов и ЭВМ позволило существенноповысить скорость переработки информации и, что самое главное, оперативноопределять степень информативности данных для каждой группы мероприятий. Так,например, методами математической статистики определяется информативностьгеолого-промысловых факторов при проведении солянокислотных обработок, зависимостьуровня дебита от этих и технологических факторов.

Методы диагностированияпозволяют при относительно небольшой выборке классифицировать мероприятия искважины на группы, характеризующиеся определенными значениями факторов,повысить эффективность выбора скважин и видов работы на них.

При решениизадач квалификации (распознавания объектов) применяются методы адаптации, позволяющиепрогнозировать продолжительность эффекта после проведения каждого вычисленногомероприятия по всем скважинам месторождения. Множество мероприятий и скважинобусловливает задачу выбора части работ, ограничиваемой уровнями добычи во времении наличием ресурсов, т.е. необходимость планирования добычи по ожидаемымрезультатам на части скважин месторождения.

В настоящейработе при планировании геолого-технических мероприятий (ГТМ) и выборе скважиниспользуется теория графов, позволяющая проанализировать дебиты ряда скважин и,следовательно, добычу по месторождения в целом. При этом рассчитываетсяпоследовательность проведения вычисляемых геолого-технических мероприятий снаименьшими затратами ресурсов.

Планирование геолого-технических мероприятий

 

Планирование применяемыхгеолого-технических мероприятий (ГТМ) ранее проводилось без использования ЭВМ иобосновывалось в большинстве случаев субъективным мнением специалистов. Приэтом затрачивалось сравнительно много времени. Впервые выбор с помощью ЭВМэффективных геолого-технических мероприятий проводился в 1973г. в НГДУ Чекмагушнефть.Сейчас выбор видов геолого-технических мероприятий осуществляется с помощью ЭВМво всех НГДУ объединения Башнефть. Проведен анализ окупаемости моделей расчетов(сравнение расчетных и фактических данных – результатов проведенных ГТМ).

В объединенииБашнефть эксплуатируется свыше 12 тыс. скважин из пробуренных более 40 тыс. завремя разработки нефтяных месторождений Башкирии. Многие годы состояние разработкихарактеризуется устойчивой добычей на уровне 40 млн. т нефти с конденсатом вгод. Эта добыча достигается открытием и вводом в эксплуатацию небольшого числановых месторождений и залежей и проведением большого объема работ поинтенсификации добычи нефти из старых обусловленных промысловых площадей.Интенсификация включает мероприятия по дальнейшему совершенствованию системывоздействия на пласты, проведение различных организационно-технических игеолого-технических мероприятий по фонду скважин.

До 1973 г.планирование ГТМ велось на основе данных о скважинах без применения вычислительныхметодов и ЭВМ, часто носило субъективный характер и не обосновывалось технико-экономическимирасчетами. Это потребовало совершенствования планирования проведениямероприятий. Совершенствование должно обеспечить:

1.    Исключение субъективности при оценке эффективности проведенногомероприятия.

2.    Решение о проведении того или иного мероприятия в скважине,обусловленное результатами проведения всех подобных работ на данномместорождении.

3.    Сокращение до минимума времени и труда инженерно-технических работников(ИТР) по подбору скважины и выбору (назначению) методов интенсификации.

4.    Повышение оперативности обработки исходной и конечной информации.

5.    Использование достижений отечественной и зарубежной науки и техники привыборе скважин, назначении мероприятий и технологических параметров ихвыполнения.

Развитие математическихметодов, появление электронно-вычислительной техники определили направления,позволяющие решать проблемы оптимизации добычи по каждой скважине иместорождению в целом. Пути достижения цели на видимом этапе возможны приреализации семи направлений деятельности (рис.1). Приведенная схема отображаетдинамическую модель по подземному и капитальному ремонту скважин, т.е. модельглавного направления работ по переходящему фонду и повышению добычи или снижениютемпов ее падения. Как видно из схемы, весь объем работ по ее реализации можноразделить на три основных вида.

Рис. 1.Блок-схема реализации применения математических методов и ЭВМ

при работе сфондом скважин

/>

1.    Работас большим объемом информации:

-     сбор, накопление, хранение, постоянное пополнение и корректировка геолого-техническиххарактеристик скважин и опыта ранее проведенных работ с начала разработкиместорождений (блок 1);

-     сведение этой информации в документы учетно-отчетного и аналитическогохарактера для наблюдений за состоянием скважин, в которых проводятся ремонты,за результатами этих ремонтов и для других целей добычи и оперативногоуправления работами (блок 2);

-      разработка с помощью вероятностно-статистических методов и ЭВМрасчетно-статистических нормативов по всем видам ГТМ для скважин объекта (блок3).

2.    Вычислительныеработы:

-     выбор объектов (месторождений, залежей) для назначения и проведения вычисленных ГТМ (блок 4);

-     выбор скважины и назначение вида ГТМ на ней в соответствии срасчетно-статистическими нормативами блока 3 (блок 5);

-     определение последовательности проведения вычисленных ГТМ в календарныепромежутки по ограничениям, т.е.  оптимизации добычи в целом по объекту (блок6);

-     расчет потребностей в материалах и оборудовании при вычисленном объемеГТМ по объекту (месторождению, залежи, промыслу, НГДУ) на планируемый период(блок 7).

3.    Принятиерешений для выполнения вычисленного объема подземного и капитального ремонтаскважин.

Приведенная блок-схемапоказывает, что выбранное направление является формализацией системы управленияработами по подземному и капитальному ремонту скважин, работы с фондом скважин.

Наиболееважное отличительное свойство такого подхода – переход от производства расчетови применения результатов этих расчетов по каждой отдельной скважине крассмотрению всех результатов расчетов по скважинам пласта, залежи илиместорождения. Из этой совокупности определяем объем ГТМ для выполненияразличных целей по добыче: достижение заданного суточного уровня отборовжидкости или нефти на определенную дату, накопление добычи нефти за планируемыйпериод. При этом главные эти цели рассчитываются в зависимости от ограниченийпо трудовым, материально-техническим или другим ресурсам.

Формализациясистемы управления подземным и капитальным ремонтом скважин стала возможнойблагодаря широкому освоению вероятностно-статистических методов для обработкиогромного числа фактических данных, включающих коллекторские свойства пластов,флюидов, конструкции скважин и опыт работ по проведению геолого-техническихмероприятий. Математические методы и ЭВМ позволили на основании опыта сделатьрасчетно-статистические нормативы ряда ГТМ для каждого месторождения, в результатечего стал возможным выбор наиболее «выгодных» работ для оптимизациидобычи нефти.

В настоящейработе для оптимизации добычи рассматривается проведение не просто набора ГТМ,а определенного ряда ГТМ в наивыгоднейшей последовательности. Для определенияэтой последовательности используется теория графов, а существенно сокращаетвремя и число расчетов применение ЭВМ. Таковы главные отличительные чертыформализованной системы управления.

Результаты планирования

геолого-технических мероприятий

Основнаязадача изучения результатов проведения ГТМ – выявление закономерностейраспределения текущих дебитов, дающих наибольший прирост добычи от тех или иныхГТМ при сложившемся порядке их планирования без расчетов на ЭВМ.

Так, опытпроведения обработки призабойной зоны (ОПЗ) за 1974-1976 гг. в трех НГДУобъединения (Арланнефть, Южарланнефть, Чекмагушнефть) представляется следующимирезультатами (табл.1).

Таблица1

Вид ОПЗ

Всего ОПЗ

Число

эффективных ОПЗ

Эффективность ОПЗ, %

КОС 262 (66) 111 (23) 0,42 (0,35) ГРП 235 (131) 156 (87) 0,66 (0,66) ЭП 213 (137) 146 (114) 0,68 (0,83) ВО 28 (-) 18 (-) 0,64 (-) ПАВ 8 (-) 5 (-) 0,62 (-) ТГХВ 105 (105) 48 (48) 0,48 (0,46) ИТОГО 851 (449) 384 (272) 0,45 (0,60)

Примечание. В скобках приведены данные по НГДУ Арланнефть.

Анализырезультатов ГТМ были проведены во всех НГДУ объединения. Планирование ГТМ проводилосьдля 12 тыс. скважин, из которых 30% эксплуатировалось ЭЦН, 70% — ШГН. ОсновнымиГТМ, дающими заметный прирост к плану добычи, были мероприятия по смене режимовработы скважин, эксплуатируемых насосами. Эффективность назначения этих мероприятийв объединении составляла 65 – 70%. Ремонтно-изоляционные работы (РИР) и обработкапризабойной зоны пласта (ОПЗ) давали 0,8% годовой плановой добычи пообъединению. Эффективность проведения РИР составляла 30 – 50%, а обработки призабойнойзоны – 60 – 65% в целом по объединению.

По результатаманализа проведенных ГТМ выявлено, что наибольшая эффективность получена при РИРв скважинах с дебитом до 10 т/сут обводненностью более 70%; ОПЗ в скважинах сдебитом 15 – 20 т/сут; смене режимов ЭЦН в скважинах с дебитом от 25 т/сут иболее; смене режимов ШГН в скважинах с дебитом от 5 до 45 т/сут.

Изучениерезультатов планирования и проведения ГТМ позволило разработать алгоритммашинной реализации планирования мероприятий с решением вопросов выбора иназначения этих мероприятий и их технологических параметров на ЭВМ.

В настоящеевремя организован учет результатов проводимых ГТМ, которые назначаются«вручную» и с помощью ЭВМ. Постоянно ведется сравнительный анализреализуемых на ЭВМ следующих комплексов задач.

1.    Выборвидов ремонтно-изоляционных работ (РИР). Сюда входит нагнетание специальные иперфорационные отверстия цемента на водной и углеводородной основе, гипана,смол, полиакриламида, пен и взрыв пакера (всего 14 видов ремонтов).

2.    Выборспособов обработок призабойной зоны пласта. Они включают в себя: гидроразрывпласта (ГРП), гидропескоструйную перфорацию (ГПП), кислотные обработки скважин(КОС), термокислотные и нефтекислотные обработки (ТКО, ПКО, НКО), закачку ПАВ,термогазохимические воздействия (ТГХВ), электропрогрев пласта (ЭП), прогревзабоя горячей нефтью (ПЗ) (всего 10 видов).

3.    Расчетырежимов скважин, эксплуатируемых насосами (ЭЦН, ШГН). Имеем 10 видов такихрасчетов (замена насоса в скважине, изменение подвесок, числа качаний, длиныхода и т.п.).

Проведениерасчетов на ЭВМ, т.е. выбор скважины и эффективного для нее ГТМ, основываетсяна полном использовании имеющейся информации о результатах и параметрах проведенныхмероприятий на скважинах месторождений за весь период разработки. При этом закритерий эффективности принята окупаемость затрат на проведение того или иногомероприятия.

Суть анализовзаключается в следующем: изучить существующую информацию об эксплуатациискважин; определить необходимый объем данных для ведения анализа, частоту ихпредставления для проведения анализа расчетов, последовательность работ дляразвития комплекса задач планирования с учетом результатов анализа. Алгоритманализа представлен на рис. 2.

Рис. 2. Блок-схема анализаподтверждаемости вычисляемых ГТМ

и фактических результатов  ГТМ

/>

                                              Да                                                                   Нет

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

        Нет

                                   Да

                                    

еестр программ для ЭВМ, рекомендуемых к использованию

при решении задач выделения эксплуатационных объектов

и управления разработкой многопластовых нефтяныхместорождений

 

1.    «Определениеэффективных значений граничного давления и гидравлического сопротивления скважиныпо известным пластовым давлениям, дебитам и коэффициентам продуктивностинефтяных скважин, оцененным путем анализа индикаторных диаграмм, относящихся кскважинам, каждая из которых разрабатывала только один пласт (OGI– 01)». Разработчик – кафедра РНГМ ПГТУ Краткие сведения о программеприведены в методической разработке. Выполняется на IBM– совместимых персональных компьютерах.

2.    «Расчеткоэффициентов снижения дебитов пластов при их совместной разработке (OGI – 02)». Разработчик – кафедра РГНМ ПГТУ. Краткиесведения о программе приведены в методической разработке. Предназначена дляпредварительной (предшествующей имитационному моделированию разработки иэкономическим расчетам) оценки качества различных решений по расчленениюмногопластового нефтяного месторождения на эксплуатационные объекты. Используетзначения характеристик «эксплуатационных» условий взаимодействиясовместно эксплуатируемых пластов, которые определены с помощью программы OGI – 01. Выполняется на IBM –совместимых персональных компьютерах.

3.    «Обработкарезультатов гидродинамических скважинных исследований, выполненных сприменением подвижного штуцера со ступенчато регулируемым гидравлическимсопротивлением (PRI – 04)». Разработчик – кафедраРНГМ ПГТУ. Сведения о программе излагались в печатных источниках. Предназначенадля обработки данных гидродинамического исследования скважины, выполненного пометодике, изложенной в а.с., в целях отличия пластов и линз пород — неколлекторов, образующих гидродинамические разделы между продуктивнымипластами, от имеющих локальное распространение и гидродинамическими разделамине являющихся. Выполняется на IBM – совместимыхперсональных компьютерах.

4.    «Выявлениевнескважинных межпластовых перетоков по данным о коэффициентах продуктивностискважин, работающих на различные сочетания пластов – составляющих одной продуктивнойтолщи (PRI – 03)». Разработчик  — кафедра РГНМПГТУ. Сведения о программе приводились в печатных источниках. Предназначена длярешения задач выделения элементарных эксплуатационных объектов по информации,полученной в результате обработки индикаторных диаграмм скважин, работавших наразные пласты и сочетания пластов на одном многопластовом месторождении. Можетприменяться к данным по одной скважине, исследовавшейся при работе на разныепласты и сочетания пластов. Выполняется на IBM – совместимыхперсональных компьютерах.

5.    «Обработкаданных о пластовых давлениях для выделения элементарных эксплуатационныхобъектов (PRI – 02)». Разработчик – кафедра РНГМПГТУ. Информация о программе приводилась в печатных источниках. Предназначенадля решения задач выделения элементарных эксплуатационных объектов по сведениямо пластовых давлениях (зафиксированных до начала разработки многопластовогоместорождения в разных пластах на разных абсолютных отметках). Выполняется на IBM – совместимых персональных компьютерах.

6.    «Выделениеэлементарных эксплуатационных объектов по информации об абсолютных отметках поверхностейводонефтяных контактов (PRI – 01)». Разработчик –кафедра РГНМ ПГТУ. Сведения о программе публиковались в печатных источниках.Назначение ясно из наименования программы. Используемые исходные данные должныхарактеризовать состояния многопластового месторождения, предшествующее началуего разработки. Выполняется на IBM – совместимыхперсональных компьютерах.

7.    «Корреляцияразрезов многих скважин с известными положениями доказанных и предполагаемых гидродинамическихразделов между продуктивными пластами по критерию минимизации максимальной погрешности»предсказаний" отметок кровель и подошв разделов в каждой скважине поданным, относящимся к другим скважинам (PERM – 02)".Разработчик – кафедра РГНМ ПГТУ. Сведения о программе приводились в печати.Задача корреляции решается в специфической постановке, обеспечивающейпрослеживание гидродинамических разделов, отмеченных и проиндексированных вразрезах трех или большего количества «опорных» скважин, в другихскважинах той же площади, в разрезах которых есть как доказанные, так ипредполагаемые гидродинамические разделы, еще не проиндексированные всоответствии со схемой, принятой для «опорных» скважин. Целькорреляции – площадное прослеживание элементарных эксплуатационных объектов,выделенных при исследовании «опорных» скважин. Программа выполняетсяна IBM – совместимых персональных компьютерах.

8.    «корреляциягеологических разрезов двух скважин с выявлением и индексацией гидродинамическихразделов,  прослеживаемых в обеих скважинах (PERM – 01)».Разработчик – кафедра РНГМ ПГТУ. Краткая характеристика приводилась в печати.Используется в связи с решением задач выделения элементарных эксплуатационныхобъектов, в частности при формировании описаний разрезов «опорных»скважин, подаваемых на вход программы PERM – 02. Корреляцияосуществляется путем сопоставления формализованных описаний геологическихразрезов двух скважин как совокупностей слоев, пластов и пачек, охарактеризованныхв отношении литологического состава, структуры, принадлежности к заведомым иливозможным гидродинамическим разделам или к «образованиям,гидродинамическими разделами не являющимся». Программа выполняется на IBM – совместимых персональных компьютерах.

9.    «Литолого-стратиграфическаяинтерпретация данных ГИС (ЛСИ ИС)». Разработчики – В.Н. Косков и Ю.В.Шурубор. Полное описание программы приводилось в печати. Предназначена длярешения задач определения литологического состава пород, характера насыщенияколлекторов и детальной межскважинной корреляции геологических разрезов скважинпо данным ГИС. Интерпретация диаграмм ГИС реализуется на основе использованияматериалов по эталонным скважинам и так называемых псевдостатических описанийкаротажных кривых. Программа выполняется на старших моделях ЕС ЭВМ.

10.  «Плоские моделигеологических полей (ПМГП)». Разработчик – ИВЦ производственногообъединения «Пермнефть». Описание программы дано в печатныхисточниках. Предназначена для расчета числовых горногеометрических моделейнефтяных и газовых залежей, отображения моделей на картах в изолиниях,проведения различных расчетов по моделям, включая подсчет запасов объемнымметодом и моделирование полей отношений плотности запасов нефти к гидропроводностипродуктивного пласта. Выполняется на старших моделях ЕС ЭВМ.

11.  «Построение картфильтрационных потоков по данным о дебитах и приемистостях скважин с учетомплощадной изменчивости гидропроводности элементарного эксплуатационного объекта(FLGN)». Разработчик – кафедра РНГМ ПГТУ.Назначение ясно из наименования программы. Программа выполняется на IBM – совместимых персональных компьютерах.

12.  «Построение картрасчленения площадей распространения элементарных эксплуатационных объектов назоны дренирования скважин (DREN)». Разработчик –кафедра РНГМ ПГТУ. Предназначается для построения карты, на которой выделенызоны дренирования каждой из добывающих и нагнетательных скважин, одновременноработающих на один элементарный эксплуатационный объект. Задача решается поданным о пространственных координатах, дебитах и приемистостях скважин, безучета внутренней геологической неоднородности объекта. Программа выполняется наIBM – совместимых персональных компьютерах.

13.  «Оценка качествафункционирования системы разработки на уровне элементарного эксплуатационногообъекта (КС)». Разработчик – кафедра РНГМ ПГТУ. Предназначена дляполучения количественных показателей, характеризующих реализуемую системуразработки с точки зрения ее отличия от «идеальной» системы, обеспечивающейдля всех зон, дренируемых отдельными добывающими (нагнетательными) скважинами,одинаковые величины отношения связанных с этими зонами подвижных запасовуглеводородов к дебитам (приемистостям) скважин. Учитывается неоднородностьпласта по параметру «плотность запасов», игнорируется неоднородностьпо параметру «гидропроводность». Программа выполняется на IBM – совместимых персональных компьютерах.

14.  «Оценка дебитов одно-,двух-, трех-, четырех — и пятизабойных скважин с вертикальными, наклонными и горизонтальнымиработающими стволами и многоярусных скважин с горизонтальными стволами, дренирующихизометричные в плане участки субгоризонтально залегающих пластов (MZC)». Разработчик – кафедра РНГМ ПГТУ. Упоминается впечати. Назначение ясно из наименования программы. Программа выполняется на IBM – совместимых персональных компьютерах.

15.  «Имитационноемоделирование разработки многопластового месторождения на режиме вытеснениянефти водой с применением внутриконтурного заводнения (IMPPBB)». Разработчик – кафедра РНГМ ПГТУ. Предназначена для ретроспективного иперспективного имитационного моделирования разработки нефтяной залежи сколичеством продуктивных пластов не более трех. Значения технологическихпоказателей разработки оцениваются под любую совокупность добывающих инагнетательных скважин, часть из которых работает на один, часть на два или трипласта. Выполняется на IBM – совместимых персональныхкомпьютерах.

 

Список литературы

1.   А.с. 1514922 СССР, МКИ Е 21 В 47/10. Способ гидродинамического исследованияв скважине/ О.М. Гордиенко, Ю.В. Шурубор, Л.Ф. Дементьев (СССР). 1989. Бюл.№38. 4с.

2.   Шурубор Ю.В., Гордиенко О.М. Комплекс программ для решения задачвыявления и прослеживания гидродинамических разделов в целях выделенияэлементарных эксплуатационных объектов// НТИС. Сер. «Геология, геофизика иразработка нефтяных месторождений». М.: ВНИИОЭНГ, 1992. Вып. II. С.15-17.

3.   Шурубор Ю.В., Марков Н.Н. программное обеспечениепромыслово-геологического обслуживания разработки нефтяных месторождений, осуществляемойс применением новых технологий// Проблемы повышения эффективности разработки,подсчета запасов и извлечения углеводородов в Пермском Прикамье. Пермь:ПермНИПИнефть, 1991. С. 3-9.

4.   Геометризация и подсчет запасов нефтяных и газовых месторождений спомощью ЭВМ: метод. указания/ Сост. Ю.В. Шурубор; Перм. политехн. ин-т. Пермь,1988. 36с.