В мире стремительно развивается цифровизация всего нефтепромысла. Одним из этапов считается разработка и внедрение интеллектуальных станций управления скважинами, работа которых приводит к снижению энергопотребления, а также к уменьшению скорости износа оборудования. Для корректного функционирования таких станций необходимо постоянное измерение дебита. В современных условиях замеры количества добываемой нефти выполняются периодически, что не позволяет анализировать условия работы скважины. Несвоевременное регулирование работы ведет к снижению эффективности добычи нефти. Поэтому возникает необходимость создания специального программного обеспечения для автоматического расчета дебита. Для этого ученые Пермского Политеха разработали модель механистического виртуального расходомера, который повысит качество промысловой информации и обеспечит регулярную оптимизацию работы скважины. На сегодняшний день не существует расходомеров, использующих все необходимые для расчета и прогнозирования дебита физические данные со скважин.
Модель ученых Пермского Политеха позволит оптимизировать работу добывающих скважин в режиме реального времени / ©Getty images
Статья с результатами исследования опубликована в журнале «Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов». Регулярное измерение объема жидкости, который поставляет скважина (дебит) – важный этап в нефтедобыче. Расчет дебита показывает рентабельность нефтеносного участка, продуктивность месторождения, сколько нефти добыто и еще можно будет добыть, показывает качество работы всей скважины и нефтяного оборудования. Экономическая и технологическая составляющая нефтепромышленности во многом зависит от качественного и своевременного расчета дебита.
В современных условиях замеры количества добываемой нефти осуществляются с помощью установок, проводящих измерения раз в заданный временной интервал. Ввиду непостоянства дебита скважин и редкости замеров получаемые данные могут значительно отличаться от фактических. Помимо этого, все значения дебита анализируются вручную, что занимает достаточно много времени.
Способ создания механистического виртуального расходомера подразумевает моделирование расхода скважины на основании замеров косвенных параметров добычи контрольноизмерительными приборами. Для этого существует целый ряд моделей, из которых всегда применяют только одну. Ученые ПНИПУ в своей работе применили уникальный комплекс методик, основанный на пяти моделях, оценивающих дебит скважины.
Для разработки виртуального расходомера политехники выбрали модель жидкости, позволяющую производить расчеты характеристик флюида (плотность, вязкость, растворимость газа и др.), модель добычи нефти и погружного оборудования для получения большого количества исходных данных. А также модель потерь давления в лифтовой колонне, в штуцере и линейном трубопроводе, которые позволяют с высокой точностью определять дебит и корректность исходных данных.
Получив все исходные данные, ученые определили пять значений расчетных дебитов скважины, которые в дальнейшем обрабатывали. Особенностью разработанной модели является возможность определять расчетный дебит каждую минуту. Это означает, что измерение объема получаемой нефти будет проводиться регулярно и автоматизировано в режиме реального времени.
«В течение этого времени дебиты по всем пяти моделям рассчитываются каждые 10 секунд. В результате каждую минуту оператор видит пять замеров виртуального дебита, и при их относительной сходимости (менее пяти процентов) среднее значение может приниматься за действительный расчетный дебит», – объясняет инженер Научно-образовательного центра «Геология и разработка нефтяных и газовых месторождений» ПНИПУ Антон Козлов.
Созданную механистическую модель ученые проверили на реальных промысловых данных нескольких нефтедобывающих скважин и по результатам тестирования технологии заключили, что при расчете среднего значения дебита, определенного по всем примененным моделям, отклонение от фактического дебита не превышает 8,7 процента. Что говорит об эффективности и достоверности разработки.
Политехники также провели тестирование виртуального расходомера на осложненном фонде скважин и отметили, что модель можно применять для предсказывания различных аварийных ситуаций.
Применение разработанной модели существенно повысит точность расчетных и прогнозируемых значений дебита, в том числе позволит идентифицировать различные осложнения в процессе добычи нефти. Таким образом, виртуальный расходомер ученых ПНИПУ внесет существенный вклад в автоматизацию и цифровизацию нефтедобычи. Разработка способствует технологическому суверенитету страны.
