Russian Federation
Russian Federation
Russian Federation
The article is devoted to a critically important aspect of the development of complex offshore fields in the Northern Caspian Sea – optimization of the design of bottom-end systems for the effective application of enhanced oil recovery methods (ERM). In conditions of expensive and technically complex offshore drilling, regulatory pressure and the need for import substitution, competent design of bottom-up schemes is becoming a key factor in the economic viability of projects, including in the Northern Caspian Sea. The lower completion system is not just a stage of construction, but an element that determines the controllability of the inflow, minimizing complications (flooding, gas occurrence, etc.) and the success of the applied MUN throughout the life cycle of the well. A practical methodology based on the use of the NETool software package, developed for numerical modeling and optimization of bottom-up circuits, is presented. The complex allows you to integrate geological and field data, simulate in detail the multiphase inflow of fluids, taking into account inflow control devices (ICD), and predict productivity. Special attention is paid to the number of filters in the bottom completion schemes of wells drilled at the Nekom reservoir, and the simulation results, which showed that in these geological conditions, the number of filters does not significantly affect the flow rate in the short term. The importance of long-term operational and economic factors, such as the risk of clogging with an insufficient number of filters or high corrosion activity with a large number of filters, was noted. The unresolved issue of the optimal number of filters and the need for further research, including tests under different conditions, is emphasized. The influence of flow control devices on these factors is separately noted, even if they are omitted in the calculations. The proposed methodology using NETool is a valuable tool for increasing technological efficiency, reducing costs and ensuring the sustainability of development in difficult economic conditions.
oil, gas, oil and gas field, well completion, enhanced oil recovery, bottom well completion, offshore oil and gas fields, well completion optimization, well
Введение
Планирование новых скважин на месторождениях Северного Каспия безусловно актуально в связи со стремительным развитием нефтегазовой отрасли в этом регионе и основывается на ранее разбуренном фонде добывающих скважин на месторождениях им. Ю. Корчагина, им. В. Филановского и им. В. И. Грайфера [1].
Нижнее заканчивание нефтедобывающих скважин – завершающий этап строительства скважины, включающий установку оборудования, обеспечивающего эффективный и безопасный доступ к углеводородному пласту. Основная цель установки дорогостоящего оборудования систем нижнего заканчивания (фильтров, устройств контроля притока, обсадных колонн и пакеров) – максимизация дебита, минимизация обводнения/газопроявления и разрушения пласта.
В условиях санкций, роста цен, геополитической нестабильности грамотное планирование нижнего заканчивания становится ключевым фактором рентабельности проектов. Акцент на инновации, локализацию и цифровизацию позволяет снизить зависимость от внешних факторов и сохранить конкурентоспособность даже в сложных рыночных условиях. Особенно это актуально для морских месторождений – это не просто этап строительства скважин, позволяющий увеличить охват пласта и сократить количество скважин, а элемент, определяющий жизнеспособность всего проекта. Ошибки здесь ведут к многомиллионным убыткам. Постоянное развитие в данном направлении – залог стабильности при разработке месторождений нефтегазодобывающих обществ.
Опыт применения
Модернизация нижнего заканчивания требует комплексного подхода в планировании спуска нижнего заканчивания. На месторождениях Северного Каспия для планирования схем нижнего заканчивания используется программный комплекс NETool – это специализированный численный симулятор, разработанный компанией Halliburton для моделирования и оптимизации нижнего заканчивания скважин. Комплекс обеспечивает высокоточное проектирование систем заканчивания, учитывая геологические условия, характеристики пласта и сложные инженерные решения:
1) моделирование притока флюидов – программа создает детальные модели притока углеводородов от забоя до устья, включая работу устройств управления притоком (УКП), многоствольных скважин и тонких пластов;
2) интеграция данных – объединяет данные геологоразведки, каротажа и добычи в единую модель;
3) оптимизация конфигурации оборудования – позволяет тестировать различные варианты заканчивания (расположение фильтров, пакеров и УКП);
4) прогнозирование продуктивности – анализирует влияние дизайна заканчивания на экономику проекта и оценку мультифазных потоков.
Программный комплекс особенно актуален для проектов с использованием интеллектуальных систем заканчивания и многостадийного ГРП, где точность расчетов напрямую влияет на рентабельность.
На основании данного программного обеспечения были проанализированы несколько новых пробуренных скважин на неокомский ярус. На рис. 1 представлены расчеты фактических схем нижнего заканчивания трех скважин.
Рис. 1. Схемы нижнего заканчивания скважин-кандидатов
Fig. 1. Schemes of lower completion of candidate wells
Фильтры играют ключевую роль в защите от песка и других механических примесей. Количество фильтров в нижнем заканчивании добывающих скважин напрямую влияет на их технические и эксплуатационные показатели, формируя баланс между эффективностью добычи, надежностью и экономической целесообразностью. Увеличение числа фильтров расширяет площадь контакта с пластом, однако избыток фильтров может создать повышенное гидравлическое сопротивление, приводящее к потерям давления и снижению общей производительности
в разрезе полного цикла жизни скважины. Долговечность оборудования также зависит от количества фильтров.
Важным фактором являются геологические условия. В неоднородных пластах, например слоистых или трещиноватых, несколько фильтров позволяют перекрыть разные продуктивные зоны, повышая охват добычи. В песчаниках или рыхлых породах акцент делается на защиту от песка с помощью фильтров с гравийной набивкой. При этом стоимость монтажа и обслуживания растет пропорционально количеству фильтров.
Реновация нижнего заканчивания
Выбор оптимального количества фильтров – это поиск компромисса между увеличением дебита, минимизацией засорения и стоимостью внутрискважинного оборудования. Поэтому для скважин-кандидатов были проведены расчеты в программном комплексе NETool по следующему набору внутрискважинного оборудования (рис. 2, 3):
1) применение 3 фильтров на 100 метров продуктивной части пласта;
2) применение 1 фильтра на 100 метров продуктивной части пласта.
Рис. 2. Измененная схема нижнего заканчивания для скважин с 3 фильтрами на 100 м продуктивного коллектор
Fig. 2. Modified bottom termination scheme for wells with 3 filters per 100 m of productive reservoir
Рис. 3. Измененная схема нижнего заканчивания для скважин с 1 фильтром на 100 м продуктивного коллектор
Fig. 3. Modified bottom termination scheme for wells with 1 filter per 100 m of productive reservoir
Для систематизации материала ниже приведены скриншоты технологических показателей по результатам расчета на программном комплексе в разрезе каждой скважины. На скриншотах в сравнении сверху вниз представлен расчет со стандартным набором оборудования нижнего заканчивания, 3 фильтра на 100 м и 1 фильтр на 100 м продуктивного коллектора (рис. 4–6).
Рис. 4. Результаты расчета для скважины-кандидата № 1
Fig. 4. Calculation results for candidate well No. 1
Рис. 5. Результаты расчета для скважины-кандидата № 2
Fig. 5. Calculation results for candidate well No. 2
Рис. 6. Результаты расчета для скважины-кандидата № 3
Fig. 6. Calculation results for candidate well No. 3
Стоит акцентировать внимание, что при проведении расчетов не учитывались УКП. УКП в горизонтальных добывающих скважинах играют ключевую роль в управлении участками, которые часто сталкиваются с проблемой раннего обводнения или прорыва газа при ускоренной отработке высокопроницаемых зон, снижая эффективность добычи нефти. Также УКП в горизонтальных скважинах способствует увеличению конечной нефтеотдачи за счет равномерного дренирования пласта.
Заключение
В результате проведенных расчетов можно сделать вывод, что количество фильтров на 100 м в компоновке нижнего заканчивания не влияют либо влияют на уровне погрешности на разрабатываемые зоны продуктивного коллектора неокомского яруса. Однако формирование вывода по оптимальному количеству фильтров требует учета множества взаимосвязанных факторов, включая целевые показатели добычи и геологию месторождения. При длительной эксплуатации увеличивается риск засорения фильтровой части отложениями, привносимыми из-за движения флюидов из пласта. Засорение приводит к снижению дебита скважины, т. к. для преодоления сопротивления в фильтре требуется большее давление. Но стоит также отметить, что меньшее количество фильтров упрощает последующее обслуживание как самой скважины, так и внутрискважинного оборудования (ВСО), снижая коррозионную активность и упрощая проведение геолого-технических мероприятий (ГТМ). Вопрос о применении меньшего количества фильтров в компоновке нижнего заканчивания до сих пор остается открытым. Проведение тестов фильтров под добычу в разных геологических условиях не нашло широкого применения в нефтегазовой отрасли современности, но продолжение исследования данного направления необходимо для увеличения экономической эффективности бурения добывающих скважин.
1. Kitel' A. V., Bjakov A. P. Ispol'zovanie kompleksnoj interpretacii dannyh GIS i statisticheskogo analiza fil'tracionno-emkostnyh svojstv plasta po razburennomu fondu kak osnov dlja planirovanija nizhnego zakanchivanija gorizontal'nyh skvazhin na mestorozhdenijah Severnogo Kaspija s uchetom statisticheskogo analiza dannyh [The use of a comprehensive interpretation of GIS data and statistical analysis of the filtration and reservoir properties of the drilled reservoir as the basis for planning the lower completion of horizontal wells at the North Caspian deposits, taking into account statistical data analysis]. Materialy XIV Mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii «Novejshie tehnologii osvoenija mes-torozhdenij uglevodorodnogo syr'ja i obespechenie bezopasnosti jekosistem Kaspijskogo shel'fa». Astrahan', Izd-vo AGTU, 2023. Pp. 172-176.
2. Bjakov A. P. i dr. Jevoljucija vnedrenija novyh tehnologij zakanchivanija na skvazhinah mestorozhdenija im. Ju. Korchagina i opyt jekspluatacii intellektual'nyh skvazhin [The evolution of the introduction of new finishing technologies at the wells of the Y. Korchagin field and the experience of operating intelligent wells]. SPE-196923-MS: doklad na Rossijskoj konferencii SPE po tehnologijam v neftjanoj promyshlennosti, Moskva, oktjabr' 2019 g. Available at: https://onepetro.org/SPERPTC/proceedings-ab-stract/19RPTC/19RPTC/D023S028R003/219256?redirectedFrom=PDF (accessed: 01.08.2025).
3. Perevalova S. A., Seferov M. Z., Solodovnikov V. A. Novye tehnologii zakanchivanija gorizontal'nyh skvazhin [New technologies for finishing horizontal wells]. Molodoj uchenyj, 2024, no. 50 (549), pp. 84-86.
