Мониторинг технического состояния скважин на основе глубинной видеосъемки
Быков И.Н.
Научный руководитель - Смирнов А.Н.
г. Ухта, Ухтинский государственный технический университет
Цель работы - определение технического состояния нефтяных и газовых скважин на основе глубинной видеосъемки.
Актуальность работы обусловлена возможностью прямого наблюдения внутреннего пространства скважин (стенок и перфорации колонн), что позволяет получать однозначную и достоверную информацию о техническом состоянии и условиях работы скважин.
Также часто возникают различные аварийные ситуации, когда происходят обрывы и падение насосно-компрессорных труб, геофизических приборов и прочих посторонних предметов в стволе скважины. Получение информации традиционными методами об аварийном техническом состоянии в таких случаях весьма затруднительно или невозможно.
Современные методы глубинной видеосъемки позволяют провести визуальный осмотр в скважине на глубине и точно определить техническое состояние. Обследование состояния скважин с использованием глубинной видеосъемки при проведении капитального ремонта скважин, при разрешении различных аварийных ситуаций и других технических задач позволяет за короткое время получить точную информацию о техническом состоянии скважины на глубине, что значительно экономит время, трудовые и финансовые затраты.
Новизна работы заключается в создании принципиально новой технологии исследования скважин, позволяющей напрямую оценить их техническое состояние. Несмотря на уже созданные аналогичные системы визуального контроля компаниями «Halliburton» и «Schlumberger», в России подобные исследования применяются достаточно редко ввиду их высокой стоимости.
Технический уровень разработки позволяет создать полностью российскую технологию с применением отечественной аппаратуры и оборудования, независимую от западных аналогов, как по элементной компонентной базе, так и по элементам информационных технологий.
Постановка задачи. Основные задачи представленной работы состоят:
· в совершенствовании технологии глубинной видеосъёмки
· создании наукоёмкой методики интерпретации данных видеонаблюдений (увязка с результатами геофизических исследований скважин, создание базы данных «типовых» ситуаций возникающих в скважинах и др.)
· привлечении молодёжи (студенты, аспиранты, молодые специалисты) к разработке и реализации наукоёмкого продукта
Методы исследования. В исследованиях используется система глубинной видеосъемки в нефтяных и газовых скважинах «Арго» (рисунок 1), которая была разработана, создана и сертифицирована совместно с ООО «Технологии Исследования Скважин» («ТИС»). Система основана на использовании оптического канала связи между видеокамерой и регистратором, что позволяет осуществлять передачу большого потока информации без помех и потерь с глубины 4-5 км. Видеозапись ведется по средствам оцифровки видеосигнала в любом желаемом формате, поэтому дальнейшая обработка и редакция видеоматериалов возможна на любом современном программном обеспечении для обработки видео.
Процесс проведения интерпретации включает в себя три основных этапа: 1 - просмотр видеоматериалов и вырезка наиболее информативных отрывков и кадров из видеозаписи; 2 - дополнительная обработка вырезанных отрывков и кадров видеозаписи; 3 ? сопоставление результатов видеосъемки с уже имеющейся информацией по скважине, выводы на основе анализа комплексного сопоставления.
Просмотр полученных видеоматериалов. Просмотр видеоинспекции одной скважины осуществляют два человека и более. Необходимость такого дублирования связана с высоким «человеческим фактором» при просмотре. Каждый наблюдатель проводит тщательный просмотр видеоматериалов с замедлениями и покадровыми перемещением на интересных интервалах. Все представляющие интерес отрывки фиксируются в специальной таблице по счетчику глубины и времени в видео-файле. Заполнение таких таблиц позволяет легко сопоставлять показания разных наблюдателей и быстро ориентироваться в исходных материалах при дальнейшем монтаже.
Рисунок 1 - Схема системы глубиной видеосъемки в скважинах «Арго»
Дополнительная обработка вырезанных отрывков и кадров видеозаписи. По каждому информативному интервалу видеозаписи вырезается отдельный видеоклип. В некоторых видеоклипах для удобства визуального восприятия выполняется замедление скорости воспроизведения. Там, где требуется точно определить форму и относительный размер того или иного объекта, вырезаются отдельные кадры или целые серии кадров. Размер внутрискважинных объектов и предметов определяется по показаниям счетчика глубины или сопоставлением с известными размерами в кадре. В некоторых клипах улучшается визуальное восприятие после настройки яркости и контраста или применении инверсии цвета (негатива).
Подведение итогов и выводы. Все вырезанные полезные отрывки и кадры сопоставляются с уже имеющимися сведениями о конструкции, результатами проведенных ГИС и прочими данными. На основе этого сопоставления делаются выводы и подводятся итоги относительно поставленного технического задания. Далее монтируется краткий фильм-видеоотчет и составляется печатный отчет с кадрами и сериями кадров.
Полученные результаты. На базе кафедры геологии нефти и газа Ухтинского государственного технического университета (УГТУ) создана группа интерпретации глубинных видеоисследований скважин. По существующему договору между УГТУ и фирмой «ТИС» отснятые на скважинах материалы направляются в кафедру геологии нефти и газа для дальнейшей интерпретации, обработки и анализа.
В период с середины 2008 г. по настоящее время фирмой «ТИС» и группой интерпретации УГТУ были проведены исследования ряда скважин Вуктыльского нефтегазоконденсатного и Западно-Соплесского газоконденсатного месторождений, расположенных в юго-восточной части Тимано-Печорской нефтегазовой провинции на территории Республики Коми.
По каждой исследуемой скважине было получено техническое задание, определявшее цели проводимых исследований. В большинстве случаев заданием являлось обследование ствола скважин с целью уточнения их технического состояния, степени поражения коррозией и поиска аварийных участков колонны НКТ. На рисунках 2, 3, 4, 5 представлены наиболее наглядные стоп-кадры видеонаблюдений.
Стоит отметить, что каждая исследуемая скважина имела свои специфические условия внутрискважинной среды и параметры работы, которые имели влияние на ход интерпретации и полученные результаты, делая каждое видеоисследование уникальным.
Помимо этого глубинные видеоисследования проводились на промысловых объектах Татарстана, Саратовской, Смоленской и Тюменской областей.
Рисунок 2 - Общий виды колонны (справа соединение труб)
Рисунок 3 - Статические уровни жидкости в скважине
Рисунок 4 - Верхний конец упавшей в скважину колонны НКТ
Рисунок 5 - Технологические отверстия (перфорация и щелевой фильтр)
мониторинг скважина глубинный видеосъемка
Экономическая эффективность
Разработанная технология позволяет:
· повысить эффективность капитального ремонта скважин;
· оперативно проводить мониторинг работы скважин;
Планы по развитию представленной разработки. Автор видит следующие основные этапы развития исследований:
· анализ отечественного и зарубежного опыта исследований по изучению технического состояния нефтяных и газовых скважин на основе комплекса ГИС, гидродинамических и других видов исследований;
· совершенствование глубинной видеокамеры для работы в газодобывающих скважинах (оптоволоконный кабель, центраторы, утяжелитель и т.д.);
· создание информационной технологии интерпретации материалов глубинных видеосъемок;
· создание комплексного глубинного прибора с каналами записи: видео, магнитный локатор, гамма-счетчик, термометр;
· наработка статистического материала на месторождениях в реальных условиях промысла;
· создание и утверждение стандарта для организаций «Определение технического состояния скважин с использованием дистанционной системы визуального контроля».
План коммерциализации полученных результатов. Планируется выдать на российский рынок продукт с применением отечественной аппаратуры и оборудования, обеспечив ценовую конкурентоспособность. Выполнение этой задачи соответствует Федеральной программе перевода российской экономики на инновационный путь развития.
После принятия Закона о создании малых предприятий на базе вузов, планируется создание такого предприятия для выполнения исследований с применением представленной разработки по заказам предприятий и организаций нефтегазового комплекса.
Список публикаций по тематике работы
1. Могутов А. С., Шебанкин С. Е. Мониторинг технического состояния скважин Вуктыльского НГКМ и Западно-Соплесского ГКМ с использованием глубинной видеосъемки // VI научно-практическая конференция «Инновации в нефтегазовой отрасли - 2009» (29 июня - 4 июля 2009 г.; Ухта): Сборник тезисов докладов. - Ухта: Изд-во филиал ООО «Газпром ВНИИГАЗ» - «Севернипигаз», 2009 г. - С. 13-14.
2. Быков И. Н., Смирнов А. Н., Кулешов В. Е., Могутов А. С., Терентьев С. Э., Скворцов В. Ю., Уляшев Е. В. Новые геотехнологии мониторинга технического состояния скважин с использованием глубинной видеосъемки (на примере Вуктыльского НГКМ) // XV геологический съезд Республики Коми «Геология и минеральные ресурсы европейского северо-востока России» (13-16 апреля 2009 г.; Сыктывкар): Материалы съезда. - Сыктывкар: Изд-во ИГ Коми НЦ УрО РАН, 2009. - С. 376-379.
3. Быков И. Н., Некрасов А. Н., Шебанкин С. Е, Мониторинг технического состояния нефтяных и газовых скважин с использованием глубинной видеосъемки. // IX Всероссийская выставка научно-технического творчества молодёжи (24-27 июня 2009 г., Москва, ВВЦ): Официальный каталог. - Москва, ВВЦ, 2009. - С. 27.