Обзор задач моделирования тепловых полей в скважине с применением волоконно-оптических инструментов измерения температуры

Об авторах:

Зуев Максим Викторович, менеджер, Тюменский нефтяной научный центр; mvzuev-tnk@rn-gir.rosneft.ru. ORCID - https://orcid.org/0009-0005-2884-4859

Фёдоров Константин Михайлович, доктор физико-математических наук, профессор, профессор кафедры моделирования физических процессов и систем, Школа естественных наук, Тюменский государственный университет, Тюмень, Россия; k.m.fedorov@utmn.ru, https://orcid.org/0000-0003-0347-3930

Чихарева Надежда Александровна, ведущий специалист, Тюменский нефтяной научный центр; NA_Chikhareva@rn-gir.rosneft.ru. ORCID - https://orcid.org/0009-0007-6720-4429

Суди Иосиф Васильевич, ведущий специалист, Тюменский нефтяной научный центр; IV_Sudi2@rn-gir.rosneft.ru. ORCID - https://orcid.org/0009-0003-6625-0483

Аннотация:

Технология распределенного измерения температуры (DTS) базируется на использовании оптоволоконного кабеля для непрерывного измерения температурного профиля вдоль ствола скважины. Интерпретация данных измерений является источником ценной информации, среди которой особый интерес представляет возможность определения профиля притока в скважине в режиме реального времени. Данная информация позволяет принимать оперативные решения по управлению разработкой, в режиме реального времени, однако, сложность анализа данных ограничивает возможность использования технологии DTS в качестве инструмента для определения профиля притока флюида.

В статье представлен обзор актуальных задач для разработки месторождений, которые могут быть решены с применением волоконно-оптических инструментов измерения распределения температуры в стволе скважины. Решение задач основано на моделировании потоков и уравнении притока тепла для реальных жидкостей и газов в скважине и призабойной зоне. Именно такие инструменты позволяют воспроизводить температурные аномалии в скважине. Вторым принципиальным моментом интерпретации данных распределенного измерения температуры является разработка алгоритмов решения обратных термогидродинамических задач в скважинах с наклонно-направленным окончанием, вскрывающих несколько пластов.

Список литературы:

Арнольд Л. В., Михайловский Г. А., Селиверстов В. М. Техническая термодинамика и теплопередача. 2-е изд., перераб. М.: Высшая школа, 1979. 446 с.

Ачкурин Р. З., Рамазанов А. Ш., Валиуллин Р. А., Низаева А. Г. Моделирование термических исследований в скважине натермосимуляторе DRILLSIM // Нефтегазовое дело. 2023. Т. 21, № 3. С. 88–95. https: //doi.org/10.17122/ngdelo-2023-3-88-95.

Батлер Р. М. Горизонтальные скважины для добычи нефти, газа и битумов / Р. М. Батлер; пер. с англ. М.: Ижевск: Институт компьютерных исследований, НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2010. 544 с.

Валиуллин Р. А., Шарафутдинов Р. Ф., Федотов В. Я., Космылин Д. В., Канафин И. В. Исследование температурного поля в скважине с индукционным нагревом колонны при наличии каналов заколонного перетока жидкости // Вестник Тюменского государственного университета. Физико-математическое моделирование. Нефть, газ, энергетика. 2017. Том 3, № 3. С. 17–28.

Варжаль С.В. Волоконные Брэгговские решетки учебное пособие Университет ИТМО. 2015. С. 50–64.

Выдыш И. В., Фёдоров К. М., Шевелёв А. П. 2023. Прогноз распределения температуры в пласте при вытеснении нефти флюидом с температурой, отличной от пластовой // Вестник Тюменского государственного университета. Физико-математическое моделирование. Нефть, газ, энергетика. Том 9, № 2 (34). С. 6–22.

Гильманов А. Я., Михайлин И. Л., Шевелёв А. П. Методика определения термодинамических и фильтрационных параметров для гидродинамических композиционных моделей // Вестник Тюменского государственного университета. Физико-математическое моделирование. Нефть, газ, энергия. 2022. Т. 8, № 1 (29). С. 23–29.

Гиматудинов Ш. К., Ширковский А. И. Физика нефтяного и газового пласта. Москва: АльянС, 2021. 310 c.

Годунов С. К. Уравнения математической физики. М.: Наука, 1991. C. 250–387.

Ипатов А. И., Кременецкий М. И. и др. Опыт применения распределенной оптоволоконной термометрии при мониторинге эксплуатации добывающих скважин в компании «Газпром нефть» // PROНЕФТЬ. Профессионально о нефть. 2017. Вып. 3.

Карслоу Г., Егер Д. Теплопроводность твердых тел. М.: Наука, 1964. 490 с.

Кочина Т. Б., Спиридонова В. Н., Родионцев Н. Н., Круглов И. А. Физика пласта: учебное пособие. Нижневартовск: Издательство Нижневартовского государственного университета, 2017.

Нигматулин Р. И. Механика сплошной среды. Кинематика. Динамика. Термодинамика. Статистическая динамика. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2014. 640 с.

Чернтенков М., Делия С. В., Семикин Д. А., Браун Г. А., Баянова А., Каневский Е., Нухаев М., Шаповалов А. и Пормейстер Й. Обнаружение прорыва газа и мониторинг добычи в компоновках заканчивания скважин с устройствами регулировки притока на месторождении им. Корчагина компании «Лукойл» с использованием стационарных датчиков распределенного измерения температуры // Ежегодная техническая конференция и выставка Общества инженеров-нефтяников, SPE-159581-MS. Сан-Антонио, 2012.

Шарапов И. Р., Рыков А. П., Хабаров А. В., Милин А. Ю, Феофилов С. А., Талипов Р. Д.
Перспективы комплексирования DAS и DTS на примере экспериментальных данных в нагнетательных скважинах на шельфе о. Сахалин // Геофизика. 2024. № 6. С. 62–69.

Barenblatt G. I., Entov V. M. Ryzhik Theory of Fluid Flows Through Natural Rocks. N. Y.: Springer Publisher, 2010. 412 p.

Brown G. A., Carvalho V., Wray A., Toombs M. and Pennell S. Monitoring Alternating CO2 and Water Injection and its Effect on Production in a Carbonate Reservoir using Permanent Fiber-Optic Distributed Temperature Systems. Houston, Texas, 2004.

Davies, J. H. (2013). Global map of solid Earth surface heat flow. Geochemistry, Geophysics, and Geosystems, 14(10), 4608–4622.

Drakeley K., Johansen E. S., Zisk E. J. and Bostick F. X. III. In-Well Optical Sensing - State-of-the-Art Application and Future Direction for Increasing Value in Production-Optimization Systems, in SPE Intelligent Energy Conference and Exhibition, Amsterdam, The Netherlands, 2006.

John H. Lienhard IV/ John H. Lienhard V. A heat transfer textbook third edition. 2008. С. 15–20.

Wang X, Lee J., Thigpen B., Vachon G., Poland S. and Norton D. Modeling Flow Profile Using Distributed Temperature Sensor (DTS) system, Baker Hughes ProductionQuest, SPE 111790, 2008.

Zhe Wang. The use of distributed temperature survey (DTS) data/ Submitted to the Department of Resources Engineering/ Thesis (Ph.D)—Stanford University, 2012, С. 39–85.