SPE СЕРИЯ ВЫДАЮЩИЕСЯ ЛЕКТОРЫ Организована и финансируется ФОНДОМ SPE

1. SPE СЕРИЯ ВЫДАЮЩИЕСЯ ЛЕКТОРЫ Организована и финансируется ФОНДОМ SPE Общество выражает признательность всем компаниям, которые поддерживают проведение данной программы, направляя своих экспертов, принять участие в качестве Лекторов. И особая благодарность Американскому Институту инженеров Горной, Металлургической и Нефтяной промышленности (AIME) за вклад в развитие программы.

2. SPE Выдающиеся Лекторы 2007-2008 Интеллектуальное Заканчивание, Интеллектуальные скважины и, наконец,Интеллектуальные Месторождения; Проблемы и Возможные решения Шахаб Д. Мохахег, к.н. Университет Западной Виржинии и Интеллиджент Солюшнс, Инк.

3. Технология Интеллектуальное Нефтяное Месторождение • Интеллектуальное Заканчивание: • Контроль забоя скважины с целью регулировки распределения потока жидкости по стволу скважины во избежании нежелательного фронтального движения флюида. • Интеллектуальная скважина: • Использование не извлекаемых измерительных и автоматических приборов, регулирующих дебит скважины с целью постоянного мониторинга сигналов и автоматическое взаимодействие за счет применения скважинных коммуникаций (extensive downhole communication). • Интеллектуальное Месторождение: • Цифровое Нефтяное Месторождение, Месторождение Будущего, Интеллектуальное Месторождение, i Месторождение, ….

4. Гидродинамические Модели Всего Месторождениядля Моделирования разработки Коллектора и Построения Модели. Один из основных инструментов комплексной Разработки Пласта Режим реального времени, Высоко частотный информационный поток Временная шкала: Секунды, Минуты, Часы Временная шкала: Дни, Месяцы, …. Характеристики Интеллектуального Месторождения • Наличие высокочастотных данных. • Возможность вмешательства, контроля и управления на расстоянии.

5. Гидродинамические Модели Всего Месторождения для Моделирования разработки Коллектора и Построения Модели. Один из основных инструментов комплексной Разработки Пласта Режим реального времени, Высоко Частотный Информационный Поток Временная Шкала: Секунды, Минуты, Часы Временная Шкала: Дни, Месяцы, …. «Узкое место» Как устранить «узкое место»? Провести анализ в той же временной шкале, что и Высоко Частотные Информационные Потоки; в секундах или, что еще лучше, в РЕЖИМЕ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ

6. Интеллектуальные месторождения– Автоматизация и Интеллект • Тождественны ли Автоматизация и Интеллект? • Автоматизация интеллектуального месторождения достигается посредством : • Установки внутри скважины не извлекаемых измерительных приборов. • Доступ к большим объемам данных в режиме реального времени. • Возможность контролировать скважинные работы и операции по заканчиванию на расстоянии (из офиса).

7. Знания Информация Данные Интеллектуальные Месторождения– Автоматизация и Интеллект • Тождественны ли Автоматизация и Интеллект? • Данные необходимо преобразовать в информацию, а затем в знания, которые будут использованы в качестве инструмента для : • Анализа при неопределенных условиях • Оптимизации процесса в режиме реального времени • Принятия решения и анализа в режиме реального времени

8. Задачи • Привести наиболее важные инструменты по контролю за разработкой пласта (Сложные Числовые Решения ) к временной шкале (высокочастотных) данных. • Суррогатные Модели Пласта (SRM)

9. Суррогатная Модель Пласта Определение • Суррогатные Модели Пласта – это реплики моделей численного моделирования (гидродинамические модели всего месторождения) в режиме реального времени. • Реплика. • Копия или репродукция произведения искусства, созданного подлинным автором. • Копия или репродукция меньшего масштаба по сравнению с оригиналом. • Что-либо точно похожее на другое.

10. ВЫХОД ВХОД СИСТЕМА Характеристики SRM • SRM-сне являются • Характеристическими поверхностями. • Статическими изображениями симуляционных моделей. • SRM-сэто • Технологичные инструменты • Учет физических аспектов решаемой задачи. • Следование определению “Теории систем”.

11. Как Построить SRM? • Определить конкретные цели. • Цель определяет Тип и Шкалу SRM. • Генерировать необходимые данные. • Использовать “правильный инструмент” для построения SRM. • Провести испытания и проверить точность SRM. Суррогатные Модели Пласта разработаны с применением современных Интеллектуальных Систем (State-Of-The-Art in Intelligent Systems) (NN-FL-GA)

12. Как Построить SRM? • Определите точную цель проекта и как будет использована SRM. • SRM-с разработаны для решения весьма конкретных задач, таких как : • Профили добычи/нагнетания (дебит и давление) скважин коллектора/месторождения. • Изменения давления и насыщения по всему коллектору месторождению (Фронты Заводнения). • Взаимодействие между скважинами.

13. Как Проверить SRM-с? • Необходимо использовать значительный объем данных в качестве «слепых» (непроверенных) данных,используемых в целях проверки адекватности модели. • Прежде чем использовать SRM-с в процессе анализа, необходимо проверить ее точность. • Это возможно, так как имеется доступ к процессору генерации данных. В наших примерах мы использовали 40-95% данных в качестве «слепого массива данных» для проверки адекватности модели.

14. Типы SRM • SRM-с разработаны в разных МАСШТАБАХ для решения конкретных задач проекта. • Ключ к разработке SRM заключается в утверждении, что числовые модели построены на принципах дискретной математики (небольшие и управляемые суб-модели, повторяющиеся много раз). • Наш успех базируется на признании данного факта и использовании всех вытекающих из него следствий.

15. Типы SRM • SRM-склассифицируются в зависимости от размера элементарного объема • SRM“Основанная на Блоке” • SRM“Основанная на Скважине” • SRM“Основанная на Площадке”

16. DSw DSo DSg DP Типы SRM • SRM“На основе Блока”

17. DSw DSo DSg DP Типы SRM • SRM“На основе Блока” • Отслеживание изменений давления и насыщения на уровне блока модели. • Обнаружение целики нефти в пласте. • Успешно использовалась при моделировании DS и DP,как функция изменения сейсмических характеристик во времени (между замерами). • Может использоваться для: • Мониторинга фронта заводнения. • Оптимизации типа породы в гидродинамических моделях. • Заполнения геологических моделей.

18. Типы SRM • SRM“На основе Скважины”

19. Типы SRM • SRM“На основе Скважины” • Мониторинг давления и дебита нагнетательных и эксплуатационных скважин. • Оптимизация дебита. • Размещение новых скважин в многосложных коллекторах. • Определение погрешности, связанные с геологической моделью. • Выборочное нагнетание и добычав отдельных частях коллектора.

20. Типы SRM • SRM“На основе Площадки”

21. Типы SRM • SRM“На основе Площадки” • Мониторинг взаимодействия скважин друг с другом. • Мониторинг фронта заводнения в ходе проведения заводнения. • Оптимизация интенсивности нагнетания для достижения максимальной эффективности вытеснения. • Размещение новых скважин для оптимизации повышения нефтеотдачи. • Выработка новых стратегий разработки месторождения.

22. Интеллектуальная Система; Основа SRM • Интеллектуальные Системы • Искусственные Нейронные Сети • Генетические Алгоритмы • Нечеткая Логика

23. Пример • Давайте рассмотрим пример Суррогатной Модели Пласта в действии.

24. Исходные Данные • Гигантское нефтяное месторождение на Среднем Востоке. • Многосложный карбонатный пласт. • 168 горизонтальных скважин. • Фиксированный предел накопленной добычи установлен на уровне 250,000 BOPD. • Фиксированный предел добычи по каждой скважине 1,500 BOPD. • Нагнетание воды для поддержания давления.

25. Исходные Данные • Управленческие Вопросы: • Добыча воды становится проблемной. • Ограничить продуктивность скважины для того, чтобы избежать целик нефти в пласте. • Погрешности, связанные с моделями. • Вопросы Технической Группы : • Вероятно, из некоторых скважин можно получить больше нефти (из каких? Насколько больше?)без значительного увеличения обводненности продукции. • Увеличения дебита скважины поможет фактически увеличить извлечение нефти.

26. Цель • Увеличить добычу гигантского месторождения на Среднем Востоке за счет определения скважин, которые при увеличении дебита: • Не будут иметь высокую обводненность. • Не оставят целик нефти в пласте. • Достижение данной цели требует сотни тысяч прогонов моделирующей программы; поэтому разработка Суррогатной Модели Пласта (SRM) на основе Модели Всего Месторождения (FFM) становится обязательным требованием.

27. Характеристики FFM • Характеристики Модели Всего Месторождения (FFM): • Сложная Глубинная Геологическая Модель. • Эталонная Модель Промышленной Залежи • 165 Горизонтальных Скважин. • Примерно 1,000,000 ячеек сетки. • Единичный Пробег = 10 Часов на 12 ЦП (CPUs). • Нагнетание Воды для Поддержания Давления.

28. Крайне Сложная Геология Карбонатный Коллектор c Естественными Трещинами. Коллекторы представлены в FFM.

29. Этапы разработки SRM • Четко поставить задачи • Спроектировать вход и выход SRM • Выработать Данные • Построить SRM • Проверить • Проанализировать • Выводы и Результаты

30. Цель SRM • Точно воспроизвести на 25 - 40 лет вперед следующие параметры: • Общий Объем Добычи • Накопленное Количество Добытой Воды • Мгновенную Обводненность

31. Вход и Выход SRM • ВЫХОД был определен Целью. • Общий Объем Добычи • Накопленное Количество Добытой Воды • Мгновенная Обводненность • ВХОДдолжен быть спроектирован таким образом, чтобы комплексно охватить всю сложность коллектора. • SRM на основе Скважины • Блок SRM на основе скважины • «Проклятие размерности»

32. Проклятие Размерности • Сложность системы возрастает пропорционально размерности. • При увеличении размерности чрезвычайно усложняется режим работы системы слежения. • Во всех размерностях системы ведут себя по-разному. • Одни более противоречивые, чем другие.

33. Проклятие Размерности • Источники размерности : • СТАТИЧЕСКИЕ:Воспроизведение свойств коллектора, относящихся к каждой скважине. • ДИНАМИЧЕСКИЕ:Имитационный прогон для демонстрации продуктивности скважины.

34. Проклятие Размерности • Воспроизведение свойств коллектора для горизонтальных скважин. Верхний слой III Верхний слой II Верхний слой I Скважинный слой Нижний слой

35. Проклятие Размерности, Статические источники • Возможный перечень параметров, получаемых на основе модели «скважины». Параметры, используемые на основе каждой скважины Широта Долгота Азимут Отклонение Индекс Продуктивности Длина Горизонтальной Скважины Обводненность @ Исходная точка Расстояние до Уровня Свободной Воды Дебит Нефти @ Исходная точка Забойное гидродинамическое давление @ Исходная точка Дебит Нефти @ Исходная точка Сумм.Добыча Воды @ Исходная точка Расстояние до Ближайшей Эксплуатац. Скв. Расстояние до ближ. Нагнет.скв. Расстояние доГлавного Сброса Расстояние до ВторостепенногоСброса 16 Параметров

36. Проклятие Размерности, Статические источники • Возможный перечень параметров, получаемых на основе модели “блока”. Параметры, используемые на основе каждого сегмента Мощность Средняя Глубина Относительный Тип Породы Пористость Начальная Водонасыщенность Интенсивность Стилолита Горизонтальная Проницаемость Вертикальная Проницаемость Водонасыщенность @ Исходная Точка Нефтенасыщенность @ Исходная Точка Капиллярное давление /Функция Насыщения Давление @ Исходная Точка 12 Параметров

37. 12 параметров x 40 блоков/скв.= 480 16 параметров на скважину Итого 496 параметров на скважину Проклятие Размерности,Статические источники • Общее число параметров, которые необходимо воспроизвести в процессе моделирования: Построение модели с 496 параметрами на каждую скважину не реально, ПРОКЛЯТИЕ РАЗМЕРНОСТИ Существенно важной задачей становится Снижение Размерности.

38. Проклятие Размерности, Динамические источники • Продуктивность скважины определяется с помощью следующих имитационных прогонов: • Всех скважин производящих 1500, 2500, 3500, и 4500 bpd (номинальные дебиты) • Без ограничения продуктивности месторождения(4 имитационных прогона) • Ограничивая продуктивность месторождения (4 имитационных прогона) Необходимо понять реакцию коллектора на изменения по введенным ограничениям.

39. Проклятие Размерности, Динамические источники • Продуктивность скважины за счет следующих имитационных прогонов: • Поднять на ступень дебиты по всем скважинам • Без ограничения продуктивности месторождения(1 имитационный прогон) • Ограничивая продуктивность месторождения (1 имитационный прогон) Номинальный Дебит Жидкости, bpd Время (Годы) Необходимо понять реакцию коллектора на изменения по введенным ограничениям.

40. Выработка Данных • Для выработки требуемого выхода для разработки SRM в итоге было проведено 10 имитационных прогонов (тренинг, калибровка и проверка адекватности модели) • Вход SRM был скомпилирован на основе применения технологии Распознавания Нечетких Образов.

41. Распознавание Нечетких Образов • Для того, чтобы решить “Проклятие Размерности” необходимо понимать природу иработу каждого параметра для моделирования процесса. • Не простая и не посредственная задача!!!

42. Распознавание Нечетких Образов • Для решения данного вопроса мы применяем технологию Распознавания Нечетких Образов.

43. Распознавание Нечетких Образов Обводненность Параметр: Давление@ Опорное

44. Распознавание Нечетких Образов

45. Внимание: Чем ниже столбец, тем больше воздействие. Основные Показатели Деятельности Верхний слой III Общее Влияние Слоев на Добычу Горизонтальных Скважин Верхний слой II Верхний слой I Скважинный слой III Нижний слой

46. Проверкаадекватности SRM Массив Данных Проверки Обводненность

47. Проверка адекватности SRM Массив Данных Проверки Накопленная добыча

48. Проверка адекватности SRM Сегменты коллектора, использованные в качестве СЛЕПЫХ данных при проверке модели

49. Проверка адекватности SRM Моментальная Обводненность Время (годы)

50. Проверка адекватности SRM Моментальная Обводненность Время (годы)