Россия
Россия
Россия
Статья посвящена критически важному аспекту разработки сложных шельфовых месторождений Северного Каспия – оптимизации проектирования систем нижнего заканчивания для эффективного применения методов увеличения нефтеотдачи (МУН). В условиях дорогостоящего и технически сложного морского бурения, санкционного давления и необходимости импортозамещения грамотное проектирование схем нижнего заканчивания становится ключевым фактором экономической жизнеспособности проектов, в т. ч. и на Северном Каспии. Система нижнего заканчивания не просто этап строительства, а элемент, определяющий управляемость притока, минимизацию осложнений (обводнение, газопроявление и пр.) и успех применяемых МУН на протяжении всего жизненного цикла скважины. Представлена практическая методология, основанная на использовании програмного комплекса NETool, разработанного для численного моделирования и оптимизации схем нижнего заканчивания. Комплекс позволяет интегрировать геолого-промысловые данные, детально смоделировать многофазный приток флюидов с учетом устройств управления притоком (УКП) и спрогнозировать продуктивность. Особое внимание уделено количеству фильтров в составе схем нижнего заканчивания скважин, пробуренных на некомский коллектор, и результатам моделирования, которые показали, что в данных геологических условиях количество фильтров не оказывает существенного влияния на дебит в краткосрочной перспективе. Отмечена важность долгосрочных эксплуатационных и экономических факторов, таких как риск засорения при недостаточном количестве фильтров или высокая коррозионная активность при большем их количестве. Подчеркивается нерешенность вопроса оптимального количества фильтров и необходимость дальнейшего исследования, включая тесты в разных условиях. Отдельно отмечено влияние на указанные факторы устройств контроля притока, даже при условии опущения их при расчетах. Предложенная методология с использованием NETool является ценным инструментом для повышения технологической эффективности, снижения затрат и обеспечения устойчивости разработки в сложных условиях экономической реальности.
нефть, газ, нефтегазовое месторождение, заканчивание скважин, повышение нефтеотдачи пластов, нижнее заканчивание, морские месторождения нефти и газа, оптимизация заканчивания скважин, скважина
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. Китель А. В., Бяков А. П. Использование комплексной интерпретации данных ГИС и статистического анализа фильтрационно-емкостных свойств пласта по разбуренному фонду как основ для планирования нижнего заканчивания горизонтальных скважин на месторождениях Северного Каспия с учетом статистического анализа данных // Материалы XIV Международ. науч.-практ. конф. «Новейшие технологии освоения месторождений углеводородного сырья и обеспечение безопасности экосистем Каспийского шельфа». Астрахань: Изд-во АГТУ, 2023. С. 172–176.
2. Бяков А. П. и др. Эволюция внедрения новых технологий заканчивания на скважинах месторождения им. Ю. Корчагина и опыт эксплуатации интеллектуальных скважин // SPE-196923-MS: докл. на Рос. конф. SPE по технологиям в нефт. пром-сти, Москва, окт. 2019 г. URL: https://onepetro.org/SPERPTC/proceedings-abstract/19RPTC/19RPTC/D023S028R003/219256?redirectedFrom=PDF (дата обращения: 01.08.2025).
3. Перевалова С. А., Сеферов М. З., Солодовников В. А. Новые технологии заканчивания горизонтальных скважин // Молод. ученый. 2024. № 50 (549). С. 84–86.
