מבוא ל-Smart Well Technologies for Reservoir Surveillance

תעשיית הנפט והגז עברה טרנספורמציה עמוקה בדרך שהיא מפקחת ומטפלת במאגרי משנה.שיטות מעקב מסורתיות שנתמכות על בדיקות תקופתיות, מדידות פני השטח והתערבות ידנית - שפם שסיפקו רק תמונות של התנהגות המאגר. כמו שדות שבשלו ומיצוי הפכו למורכבים יותר, הצורך בנתונים מתמשכים ופתרונות מהירים יותר הפך קריטיים, כמו גם פתרון חכם, המטביעה יכולות בקרה חכמות יותר, ולא מספקות מענה מהיר יותר, אלא גם לשיטות בקרה חכמות, ולא יכולות בקרה, אלא גם על גבי זמן, אלא גם על גבי שינויים מהירים יותר, אלא על גבי מערכות בקרה חכמות, אלא גם על גבי זמן, אלא גם על גבי שינויים, ולא ניתן לבצע שינויים מהירים יותר, אלא על גבי שינויים מהירים יותר, אלא על גבי שינויים מהירים יותר, החל ממערכות בקרה חכמות, אלא על גבי שינויים מהירים יותר, החל ממערכות בקרה, החל ממערכות ניהול נתונים מתקדמות, אך ורק על גבי למערכות בקרה, החלמותרות, החלמות, החל ממערכות אבטחה חכמות, אך ורק על גבי בדיקות אבטחה, אך ורק על גבי בדיקות אבטחה, מאשר שיטות בקרה, החלמות, החלמות, החלמות, החלמות, החלמות, החלמותרות, הן מאפשרות שיפור יעילות, החלמות, הן יכולות יעילות יותר, אך ורק על גבי זמן

כיום, טכנולוגיות טובות חכמות פרוסות הן על החוף והן על התפתחויות בחו"ל, משדות תת-ימיים עמוקים ועד למשחקים פצלי פציפאליים לא קונבנציונליים.הם עוזרים להפחית סיכונים תפעוליים, להאריך את חיי התחום, למקסם את ההתאוששות של פחמן הידרופחמן.עם שילוב של חיישנים מתקדמים, בקרת זרימה אוטומטית, וטלמטריתק מהיר, מערכות אלה מהוות את עמוד השדרה של מעקב מודרני.

מה הם Smart Well Technologies?

טכנולוגיות חכמות, המכונה גם השלמתם אינטליגנטית, כרוכות בהתקנה של מכשירים ומכשירי בקרה בתוך ה- Wellbore שמתקשרים עם מערכות משטח כדי לאפשר ניטור מרחוק ותיקון של פרמטרים ייצור או זריקה.בניגוד לתוספות קונבנציונליות שבהן שינויים דורשים התערבות פיזית - כגון חוט פועלי חוט או מגורשים מבוססי הקפדה - ניתן למקם מחדש מחדר בקרה, לעתים קרובות של אלפי קילומטרים של יכולת זו, ירידה דרמטית, סיכון, ירידה דרמטית, ירידה מהירה, בטיחות.

בבסיס מערכת טובה חכמה היא היכולת לרכוש נתונים של מטהר ולפעול על הנתונים האלה בתוך זמן קצר ניתוח אמיתי.לדוגמה, השלמת אינטליגנטית יכולה לבודד אזור גבוה של מים על ידי סגירת שסתום בקרת זרימה, הפניית הייצור מרווח עשיר יותר של נפט, מבלי לשלוח צוות אל אתר האינטרנט של שליטה גרפית זו לא הייתה ניתנת לדמיון רק לפני כמה עשורים כולל לוחות הבקרה של מערכת ענן (עמודי בקרה אלחוטיים) ו-מקלט (מסלולאריים), כולל לוחות בקרה אלחוטיים).

טכנולוגיות טובות חכמות אינן מוגבלות לייצור בארות; הן בעלות ערך רב באותה מידה בהזרקות של תבניות הזרקת מים או גזים.על ידי ניטור לחץ וזרימה בכל אזור הזריקה, המפעילים יכולים לייעל יעילות ועיכוב פריצת דרך.הטכנולוגיה גם מוצאת יישומים באנרגיה גיאוותרמית, לכידת פחמן ואחסון (CCS), ואבטחת גז תת-קרקעית, שבו ניהול לחץ מדויק הוא חיוני.

המונחים: Smart Wells

השלמת חכמה משלבת כמה מרכיבים קריטיים, כל אחד מהם נועד לפעול בסביבה הקשה של הפרצה - לחצים גבוהים, טמפרטורות מעל 150 מעלות צלזיוס, נוזלי קורוזיה, ועומס מכני קיצוני.

חיישן ה-Dourle Sensors

חיישנים הם העיניים והאוזניים של חיישני הירכיים החכמים, מדדים מגוון רחב של פרמטרים כולל לחץ, טמפרטורה, קצב זרימה, חיתוך מים, זיהוי חול, רטט ואפילו התנגדות נוזל.סוג החיישן הנפוץ ביותר הם מדאי לחץ quartz, המציעים דיוק גבוה על פני תקופות ארוכות. Distributed טמפרטורה sensing (DTS) באמצעות כבלים אופטיים מספק פרופיל מתמשך לאורך אותות דלקתיים, המאפשרים כדי לתקן את רמות דלקתיות של דלקתיות של דלקתיות של דלקתיות זמן (DTS) כדי לזהות גירוי טבעי).

נתוני חיישן הם בדרך כלל מדגימים בשיעורים החל מקריאה אחת בדקה ועד למעלה מ -10 kHz במדידות אקוסטיות.יש לסנן את נתוני הגלם, מאומתים, ודחוסים לפני שידורים אל פני השטח.התקדמות במערכות מיקרו-אלקטרוניקה-אלקטרוניקה (MEMS) חיישנים קטנים יותר, יותר מחוספסים שצורכים פחות כוח, מרחיבים את חיי הסוללה במתקני אינטרנט אלחוטיים.

התקנת Flow

התקנים בקרת זרימה (FCDs) הם המנגנונים המאפשרים התאמה מרחוק של זרימת נוזל לתוך או מחוץ לבאר.הפשוט הם שסתום שליטה מרווח (ICVs) שניתן להעביר בין עמדות פתוחות, סגורות ובינוניות.מערכות מתקדמות יותר להשתמש חנקות משתנה ללא הרף המאפשרות רגולציה זרימה מדויקת בטווח מתמשך של אמצעי בקרה (ICDs) ואוטונומיטיביים בזרימה (CD) הם איזון עצמי מוקדם או זרימה עצמית, המונעת על פני טווח זרימה אופקית.

עבור בארות חכמות, היכולת לפעול מרחוק מספר ICVs ב-One היטבbore יחיד הוא תכונה מפתח.כל שסתום מצויד חיישן מיקום המאשר את מעמדו. hydroulic, אלקטרו-hydraulic, וכל שיטות פעולה חשמליות קיימות.כל מערכות חשמל צוברות מערכת כי הם מבטלים את הצורך בגידוד הידראולי מורכב ומאפשרים שליטה טובה יותר, למרות שהם מתמודדים עם אתגרים אלקטרוניקה גבוהה.

תקשורת ומערכות כוח

העברת כמויות עצומות של נתונים מקילומטרים מתחת לאדמה למרכזי בקרת פני השטח דורשת טלמטארי חזק.שתי הטכנולוגיות הדומיננטיות מחווטות (fiber אופטי או נחושת) ו-WiFi אלחוטי (induction או אקוסטי) כבלים אופטיים מציעים רוחב פס גבוה מאוד ויכולים לשאת את שני הנתונים והכוח באמצעות כבלים היברידיים.הם חסינים להפרעות אלקטרומגנטיות ויכולים לשדר נתונים DTS/DAS ללא מערכות אלחוטיות, בדרך כלל באמצעות לחץ רוחב פס אלקטרומגנטי או שימוש בשרירים, אך הם יכולים למנוע את רוחב הפסיביים או לרקמות של כבלים או לרקמות של כבלים, אך ורק באמצעות כבלים, אך הם יכולים למנוע את רוחב פסים מתחת לרקמות של כבלים או לכדי שימוש בתרכובות.

כוח עבור אלקטרוניקה אטומית הוא בדרך כלל מסופק באמצעות כבל, אבל מערכות מופעלות סוללות משמשים יישומים שבהם כבלים אינם אפשריים, כגון בארות מרובות-צדדיות. אנרגיה קצירת רטטים מושרה זרימה היא אזור מחקר מתפתח שיכול לספק כוח תמידי עבור חיישנים מרוחקים.

מערכות בקרה ובקרה

תשתיות פני השטח כוללות מערכת בקרה (לעתים קרובות בקר לוגי הניתן לתוכנה או מערכת בקרה מבוזרת) כי תהליכים בנתונים נכנסים ושולחים פקודות הפעלה לאחור.מערכות מודרניות ממנפות מחשוב ענן ועיבוד קצה לביצוע ניתוח בזמן אמת, זיהוי אנומלי ותשובות אוטומטיות. לדוגמה, אם ירידה פתאומית מצביעה על דליפה אפשרית, מערכת הבקרה יכולה באופן אוטומטי לסגור את הסיכון או ספציפי, להפחית את הסיכון של נזק סביבתי.

תקני יכולת בין-אופציונליות כגון PRODML (מוצרion Markup Language) ו- OPC UA מקלים על החלפת נתונים בין ציוד ספקים שונים ועם מסדי נתונים עסקיים.אינטגרציה זו מאפשרת מעקב מקיף של מאגר מידע שבו נתונים מכמה בארות משולבים לעדכון מודלים של מאגר באופן רציף.

שיפור של Reservoir Surveillance Through Smart Wells

מעקב Reservoir היה באופן מסורתי שילוב של בדיקות תקופתיות, הזנת הייצור, ו סקרים סיסמית 4D, כל המציע צילומי וידאו מופרדים בחודשים או שנים. טכנולוגיות חכמות דחוסות ציר זמן זה עד דקות או שניות. המונח " מעקב המאגרים קבוע" כברטבע כדי לתאר את השינוי פרדיגמטי מ ניטור מתמשך.זה הוא בעיקר טרנספורמטיבי עבור מאגרים עם heterogenity מורכבת, שמן נייר דק או תנועות זמן קצר על פני זמן קצר.

עם לחץ ונתוני טמפרטורה רציפה, מהנדסים יכולים לזהות שינויים עדינים המצביעים על פריצת דרך מים מתקרבת, התרחבות גז או חול influx. ניתוח זמני לחץ בזמן אמת (PTA) הופך אפשרי, המאפשר למאגרי דינמי מבלי לסגור את באר.לדוגמה, בדיקות ייצור לחץ ניתן לבצע על ידי סגירת חור מרחוק למשך כמה שעות, ולאחר מכן ניתוח התגובה וכתוצאה מכך, רב-תחומי יכולת כפלה, ניתן לבצע בדיקות יעילות גבוהה עבור נתונים אוטומטיים.

בארות הזריקה, השלמת חכמה מאפשרת ניטור בזמן אמת של פרופילי הזריקה.טמפרטורה ספוגה לאורך המופעים בבירור כי אזורים לוקחים נוזל והיכן תואמים ירודה קיים. המפעילים יכולים להתאים את שערי ההזרקה לאזור על ידי הפעלת שסתום שליטה זרימה, ובכך לשפר את יעילות גורפת ולהפחית את הסיכון של פריצת דרך מוקדמת.

יתר על כן, נתונים חכמים להאכיל מודלים 4D של פרשנות ומודלים סימולציה מאגר.עם לחץ גבוה ונתוני שיעור, מהנדסים יכולים להתאים היסטוריה מודלים יותר מדויק ומהיר, המוביל לתחזיות טובות יותר של עתודות שנותרו ואופטימיזציה של תוכניות קידוח.שילוב של נתונים חכמים עם פלטפורמות אנליטיות מתקדמות - לעתים קרובות באמצעות רשתות עצביות מלאכותיות או למידה ממוחשבת-מחשבה- הוא תחום פעיל של מודלים אלה יכול לחזות מראש בעיות תחזוקה, כגון קיבולת, כגון קיבולת, חסכונית, תחזוקה, קיבולת, חסכונית, או קיבולת, חסכונית, או כשלון, או כשלון, או כישלונות.

יתרונות תפעוליים וכלכליים

המקרה העסקי של טכנולוגיות טובות חכמות בנוי על כמה יתרונות אפשריים:

  • (FLT:0) increaseed Recovery Factor:FLT:1 על ידי ניהול פעיל ייצור וזריקת zonal, מפעילי יכולים לעכב פריצת דרך מים, להפחית שמן עקיפה, לייצר ממריצים בעלי יכולת נמוכה כי בארות קונבנציונליות יעזבו ללא פגע.
  • (FLT:0) הוצאות התערבות: 1 , 1 התערבות במים עמוקים באמצעות השקיה יכול לעלות מיליוני דולרים ביום. בארות חכמות להימנע מהתערבות רבות על ידי מתן אבחון מרחוק והתאמות.
  • (FLT:0) בטיחות מובטחת: FLT:1hil הימנעות התערבות פיזית מפחיתה חשיפה של אנשים לפעילות בסיכון גבוה כגון פעולות חוט, הרג, וטיפול בחומר נפץ עבור ההנצחה. ניטור בזמן אמת מספק גם אזהרה מוקדמת של בעיטות, מחזור אבוד או דליפות רחצה.
  • (FLT:0) ניכוי ההשפעה של ההנעה: ההרחבה 1 (FLT:1 ), בארות חכמות מקטנות ומפותחות על ידי אופטימיזציה של תהליכי ייצור וזיהוי דליפות גז במהירות. ניהול מאגר טוב יותר מקטין את מספר התוספות החדשות הדרושות, מוריד את טביעת הרגל הכוללת של פיתוח שדה.
  • (FLT:0)Optimized Production Systems:FLT:1 עם נתונים בזמן אמת על תנאי זרימה, מתקני פני השטח יכולים להיות מופעלים קרוב יותר לגבולות התכנון שלהם ללא סיכון של תנאים קשים.

ניתוח כלכלי מקיף חייב לשקול הוצאות הון (חומרה בעלת השלמת חכמה, כבל ומערכת בקרה) מול ההוצאות המופרכות מהתערבות נמנעת והייצור המצטבר.רוב המפעילים מוצאים כי תקופת ההחזר נמצאת מתחת לשנתיים שנים לפרויקטים בחו"ל וקצת יותר זמן על החוף.אמינות רכיבי השבר היא קריטית; מערכות מוקדמות סבלו עקב ההידרדרות האלקטרונית בטמפרטורות גבוהות, אך עיצובים מודרניים באמצעות שימוש בדרג גבוה ונוחות גבוהה יחסית בין צ'יפס משופרות זמן רב יותר.

אתגרים ומגבלות

למרות היתרונות הרבים שלהם, טכנולוגיות טובות חכמות אינן פציפיות.הם באים עם סדרה של אתגרים שהמפעילים חייבים לנהל בקפידה:

השקעות הון ראשוניות

השלמת אינטליגנטית יכולה לעלות 30–50% יותר מאשר השלמה קונבנציונלית עבור אותו טוב.הפרסמה כוללת את העלות של חיישנים, שסתום, קווי בקרה, ומורכבות ההתקנה מוגברת. עבור בארות בעלות גבוהה, נמוך-מר ג'ין, העלות העליונה הזאת עשויה לא להיות מוצדקת.עם זאת, במים עמוקים, בלחץ גבוה / טמפרטורה גבוהה (HPHT) סביבות, העלות לעתים קרובות מופרכת על ידי התערבות.

ניהול נתונים Overload

טוב חכם יחיד יכול לייצר terabytes של נתונים בשנה, הכולל לחץ, טמפרטורה אותות אקוסטיים.ללא ניהול נתונים יעיל וניתוח אוטומטי, מהנדסים יכולים להיות מוצפת.מפעילים רבים השקיעו בפלטפורמות נתונים שבאופן אוטומטי דגל אירועים יוצאי דופן ולהפחית נתונים לאינדיקטורים ביצועי מפתח.אבל שילוב מקורות נתונים ממוכרים מרובים נשאר אתגר IT משמעותי.

אמינות בסביבה קיצונית

תנאי הדלפה הם עונשים.טמפרטורות מעל 200 מעלות צלזיוס, לחצים מעל 20,000 psi, ונוזלים קורוזיים (H2S, CO2) יכולים לדרג אלקטרוניקה וחותמות לאורך זמן. כבלים אופטיים סיביים רגישים למימן החשיכה והלחץ המכני. בעוד שאמינות השתפרה, עדיין מתרחשת, כשלים עדיין מתרחשים, ושיקום של השלמת חכמה כושלת הוא לעתים קרובות ללא עבודה יקרה.

מיומנויות כוח העבודה Gap

בארות חכמות דורשות תערובת של הנדסת נפט, אלקטרוניקה, מדעי נתונים ומיומנויות אוטומציה. מהנדסים מסורתיים נפט חסרים הכשרה בטכנולוגיית חיישן או ניתוח נתונים. חברות צריכות להשקיע באימון או לשכור צוותים בין-תחומיים.השינוי לפעולות דיגיטליות דורש גם שינויים בזרימות עבודה ותרבות קבלת החלטות.

כיוונים עתידיים ומגמות טכנולוגיות

טכנולוגיות טובות חכמות ממשיכות להתפתח במהירות.כמה מגמות מתפתחות ישפרו עוד יותר את יכולות המעקב של המאגר:

שילוב בינה מלאכותית ולמידה של מכונות

אלגוריתמים של בינה מלאכותית יכולים לזרז את נתוני חיישן כדי לזהות דפוסים שבני אדם עלולים להחמיץ.לדוגמה, מודלים של למידת מכונה יכולים לחזות את תחילת ימי פריצת דרך המים או שבועות מראש על ידי ניתוח שינויים עדינים בתנודות לחץ או מגמות טמפרטורה. למידה של כוח מחדש נחקרת עבור שליטה אוטומטית היטב - באופן משמעותי מאפשר ל- AI להפעיל את השסתומיאות כדי להתאים את הייצור ללא התערבות אנושית.

תאומים דיגיטליים ומסרים וירטואליים

תאום דיגיטלי הוא ייצוג דינמי, וירטואלי של ה- Well and המאגר המעדכן באופן רציף באמצעות נתונים בזמן אמת.מידע חכם מזין את התאום, אשר יכול לדמות תרחישים "מה אם" אם חיישן נכשל, התאום הדיגיטלי יכול לספק ערכים מוערכים (רגישים וירטואליים) בהתבסס על מדידות אחרות ומודלים פיזיקה.

וולס אוטונומי ועצמים-אופטימיים

המטרה הסופית עבור מפעילי רבים היא הטוב האוטונומי המלא - מערכת שיכולה להיות עצמי ללא פקודות חיצוניות.זה דורש לא רק רכיבים חכמים אלא גם קצה יכולת מחשוב למטה, שבו מודלים של בינה מלאכותית פשוטה לרוץ על מיקרו-מעבדים לשלוט בשסתום באופן מקומי.מערכות כאלה יפחיתו את הגמישות התקשורת ואת דרישות רוחב הפס. ניסויים שדה מוקדם של אמצעי בקרה אוטונומיים בזרימה (AICD) כבר מראים הבטחה לניהול תקינים לא רצויים בנוזלים אופקיים.

שילוב עם האינטרנט של דברים (IoT) ו-5G

על פני השטח, חיישני IoT על צינורות, מפרידים, ומדחסמונים משלימים נתונים של חור.הההתחילה של טכנולוגיית אלחוטית 5G מציעה גמישות נמוכה, קישוריות גבוהה פסוטית שיכולה לאפשר שליטה בזמן אמת מרחוק של בארות חכמות מכל מקום בעולם. בשילוב עם מחשוב קצה, זה יוצר ניטור ובקרה חלקה.

הרחבה מעבר לנפט וגז

עקרונות הטכנולוגיה החכמה של טוב הטכנולוגיה מותאמת לייצור אנרגיה גיאותרמי, שבו טמפרטורת המאגר ובקרת זרימה חיוניים למיצוי חום בר קיימא. בדומה לכך, פרויקטים של פחמן לכידת ואחסון (CCS) משתמשים במעקב חכם כדי להבטיח CO2 הכלול בתוך היווצרות האחסון ולזהות כל דליפה.הביקוש לניטור במגזרים אלה צפוי להוביל לירידה נוספת בעלויות ושיפורים באמינות.

מסקנה

טכנולוגיות טובות חכמות עברו ממושגים ניסיוניים לפריסה של נפט וגז רבים ברחבי העולם.הם מספקים את הנתונים המתמשכים, גבוהים-נאמנות הדרושים למעקב יעיל של מאגר, המאפשרים למפעילים למקסם את ההתאוששות תוך צמצום עלויות, סיכונים והשפעה סביבתית.מרכיבים מרכזיים - חיישנים חורפים, חיישנים זורמים, אמצעי בקרה, מטבוליזם ואוטומציה - פועלים יחד כדי ליצור מערכת שהיא הרבה יותר גדולה מסכום של תאים דיגיטליים, אך ורק כדי לקדם את זה, כמו גם לחץ-על-ל-ל-ל-להפוך את המידע, אך ורק לאימון חכם יותר, אך ורק כדי לקדם, אך ורק לאימון דיגיטלי, אך ורק כדי לקדם, אך ורק כדי להגביר את הגמישות, אך ורק כדי להבטיח, אך ורק כדי לקדם את רמת אבטחה, אך ורק כדי להגביר את רמת אבטחה, אך ורק כדי להגביר את רמת אבטחה, אך ורק כדי להבטיח, אך ורק על-החדש, אך ורק כדי לשפר את מערכות בקרה, אך ורק כדי להבטיח, אך ורק כדי לשפר את מערכות בקרה, אך ורק כדי לפתח מערכת הפעלה חכמה יותר, אך ורק כדי להבטיח אבטחה, אך ורק כדי לפתח מערכת הפעלה, אך ורק כדי לפתח מערכת הפעלה חכמה, כמו גם את רמת אבטחה, כמו גם את רמת אבטחה, כמו גם את יעילותו, אך ורק כדי להבטיח אבטחה

(ב) לקריאה נוספת, החברה של מהנדסים נפט מציעה נייר טכני מקיף על השלמתם האינטליגנטית ב- (FLT:0onePetro (SPE 184339)FLT:1 ; הנחיות התעשייה על אמינות חכמה זמינות מהתאחדות הנפט והגז הבינלאומית (ראו:2IOGP Report 547FLT 3) ניתן למצוא ב-Journal of Oil and Gass (R7FLTs) ל-Dance (D) מחקר בנושא:2.