-
В 90-х годах Смит работал на проекте, в рамках которого было проанализировано более 200 мероприятий проведенных за 2 года по устранению проблем связанных с аномальным прорывом воды и газа в добывающих скважинах, из которых только 60% увенчались успехом. Анализ неэффективных мероприятий, выявил, что основной причиной низкой эффективности было отсутствие полного понимания источника и природы проблемы. Например, вместо того, чтобы закупорить высокопроницаемый пропласток (канал), откуда на самом деле поступала большая часть воды, они боролись с заколонными перетоками ввиду отсутствия полной картины происходящего.
-
Для решения вышеуказанных проблемы они использовали процессный подход, который включал в себя 5 этапов: 1) Выбор проблемной скважины 2) Анализ проблемы (понимание сущности проблемы) 3) Разработка мероприятия для устранения проблем 4) Проведение мероприятия 5) Анализ эффективности проведенного мероприятия. На первом этапе все довольно просто, нужно найти скважины, где добыча/нагнетание флюида отличается от ожидаемой/прогнозируемой добычи (в том числе прорывы воды и газа, приёмистость). На втором этапе, ввиду того, что для точного понимания истиной причины проблемы требуется провести огромный комплекс исследований, требующий больших финансовых затрат, компании вынуждены ограничиться минимальным дополнительным объёмом исследований, на основе которых они строят свои предположения. На основе выстроенных предположений (зачастую при поверхностном анализе они ошибочны), на третьем этапе, производится выбор технологии/мероприятия по ликвидации проблемы. На четвертом этапе эти мероприятия претворяются в жизнь. На пятом этапе, если у них оставалось время, они проводили анализ проведенного мероприятия. Из этих пяти этапов, он рекомендует сосредоточить 80% всех усилий на втором этапе «Анализ проблемы», так как зачастую поверхностное понимание проблемы (упрощение понимания проблемы) приводит к неправильному выбору мероприятия по ее ликвидации, что в результате не только не позволяет решить возникшую проблему, а также может усугубить ее. Остальное время нужно потратить на пятый этап. За свою карьеру Смиту часто приходилось слышать, что та или иная продукция (технология) плохая и не работает (проблема не устранилась). Когда на самом деле, после глубокого анализа проведенного мероприятия, выяснялось, что истинная причина возникшей проблемы была совершенно иная и поэтому выбранная технология (продукт) не позволила ее решить. В этой связи необходимо проводить глубокий анализ проведенного мероприятия (технология, продукт, подход) для лучшего понимания природы проблемы.
-
После того, как удалось определить истинные причины возникшей проблемы (после глубокого анализа), Смит рекомендует воспользоваться разработанной им Матрицей «Проблемы заводнения», которая позволит подобрать подходящее мероприятие по ликвидации источника проблемы. Матрица состоит из четырех квадрантов. Каждый квадрант описывает причинно-следственную связь между определённой проблемой, природой ее происхождения и зоной проявления/влияния. Таким образом, по оси абсцисса откладывается природа происхождения: с одной стороны – это проблемы связанные с наличием каверн, карст, разломов и высокопроводящих искусственных и естественных каналов трещин и с другой стороны – это проблемы связанные с проницаемостью породы (абсолютная и относительная проницаемость пропластков и зон, их связанность и изолированность и т.д.). По оси ординат откладывается зона проявления/влияния: с одной стороны – это проблемы в районе скважины (проблемы с оборудованием, заколонные переток и т.д.) и с другой стороны – это проблемы в пласте (разломы, карсты, каверны). На этот квадрант сверху наносятся зоны, где те или иные мероприятия (технологии, подходы) будут максимально эффективны для устранения источников проблем. Теперь зная проблему, можно легко подобрать наиболее эффективное мероприятие, ориентируясь на данную матрицу.
-
За свою карьеру более 40 лет, Смиту посчастливилось поработать на многих разных проектах в разных уголках мира. Проблемы заводнения, с которыми ему приходилось постоянно сталкиваться были очень разнообразны, но вышеописанный подход универсален и может быть использован во всех случаях. Применение данного подхода позволяет ему лучше понимать природу проблемы и подбирать наиболее подходящие мероприятия для устранения их. Смит привел несколько наглядных примеров, где использование процессного подхода и Матрицы «Проблемы заводнения» позволило повысить эффективность проведенных мероприятий. Одним из таких примеров является месторождение Антон-Айриш, которое эксплуатируется с 1950 года. За годы разработки месторождения было выявлено большое количество различных проблем с заводнением, решения которых имело низкую результативность либо были полностью неэффектными (например: стремительный прорыв закачиваемого агента, будь это вода или CO2). В 2003 году было принято решение инициировать программу для повторного анализа имеющихся проблем с заводнением и поиском более эффективных решений. До 2003 года считалось, что источником проблем заводнения на месторождении Антон-Айриш является наличие высокопроницаемых каналов в районе скважин. На основе этого предположения были разработаны мероприятия по устранению проблем. Все эти мероприятия характеризовались тремя особенностями: во-первых, все проведенные обработки были малообъемными; во-вторых, все разработанные мероприятия были направлены на решение проблем в районе скважины; и в-третьих, все они оказались неэффективными для ликвидации существующих проблем заводнения.
-
Изучение дополнительной информации по месторождению такой как, анализ профиля притока и профиля приемистости, межскважинные трассеры, переоценка образцов керна, ультразвуковой каротаж, анализ графика Холла, испытание на приёмистость ступенчатым изменением давления и применение видеокамеры на забое скважины, привело к совершенно новому пониманию проблемы. Тест на приёмистость ступенчатым изменением давления показал увеличение забойного давления менее 20 фунт-сила/дюйм² при увеличении добычи воды на 4500 барр/сут, и высокую сообщаемость со скважинами на расстоянии 1200 футов, что позволило им оценить поток равный приблизительно потоку 4,5 дюймовой трубопровода. Исследование скважины видеокамерой продемонстрировало наличие каверн размером больше 3 дюймов в нагнетательных скважинах и 0,5 дюйма в добывающих скважинах, не смотря на то, что им удалось просмотреть видеокамерой только небольшой участок скважины. Детальное изучение всей вновь полученной информации позволило заключить, что они имеют массивные пустотные каналы с хорошей сообщаемостью с большинством нагнетательных скважин и частью добывающих скважин.
-
Вновь приобретенное понимание проблемы позволило им лучше сконцентрироваться на дизайне эффективного решения. Однако у них еще оставалась одна серьезная неопределенность: насколько большие эти пустотные каналы и что потребуется, чтобы их заполнить. Анализ трассерных исследований и консультации с ведущими экспертами в этой области позволили им определиться с предварительным объемом, требуемым для заполнения этих каналов. Однако в конечном итоге, объём закачиваемого наполнителя был рассчитан из максимального возможного объема, который можно было доставить на забой скважины, сохраняя экономическую эффективность. Вдобавок к этому, второй анализ трассерных исследований, который охватил дополнительный ряд нагнетательных скважин, продемонстрировал взаимосвязь между 7 нагнетательными скважинами и 2 добывающими. Эти результаты привели их к разработке нестандартного решения, которое подразумевало обработку добывающей скважины вместо нагнетательной скважины. Первоначальный дизайн обработки скважины был сфокусирован на двух факторах. Первый, как было сказано ранее, заполнить как можно больше пустотных каналов; и второй, подобрать такую рецептуру наполнителя, которая с одной стороны будет достаточно крепкой, и с другой стороны будет экономически эффективной. В итоге они остановились на дизайне из сшитого геля на основе хрома объемом 8000 барр. и аэрированным цементным раствором объёмом 2000 барр. Для закачки первой пачки их раствора они подобрали гель с низкой концентрацией, чтобы у них была возможность прокачать его как можно глубже в пласт. Для второй пачки они уже подобрали более концентрированный гель, смешанный с аэрированным цементным раствором, концентрация которого увеличивалась, начиная от 1400 барр до более прочного состава по мере проникновения его в пласт. Первоначальный разработанный дизайн состава был первым успешным опытом по устранению проблем связанных с заводнением на месторождении Антон-Айриш. Однако спустя некоторое время после анализа проведенной обработки они пришли к выводу, что объём пустот, который они пытались закупорить, оказался намного больше, чем они ожидали. Это было видно во время закачки раствора, когда они не испытали должного сопротивления пласта. Наряду с этим, подобранный цементный состав оказался недостаточно прочным, чтобы противостоять перепаду давления создаваемым на забое добывающей скважины. Это было видно по частичкам цемента, которые они улавливали на тестовых сепараторах ввиду того, что перепад давления оказался выше, чем мог выдержать их аэрированный цементный состав.
-
Анализ результатов проведенного мероприятия на их первой скважине позволил им лучше понять проблему и прочность их системы закупорки пустот, что позволило разработать улучшенный дизайн решения. Следующая обработка была проведена в 2005 году с использованием улучшенного решения. На основе проведенного анализа состав раствора был улучшен за счет увеличения молекулярной массы и концентрации сшитого геля на основе хрома, и увеличения прочностных характеристик цемента. Постепенное снижение концентрации N2 в процессе закачки цементного раствора и добавление волокон на последней стадии закачки позволило им впоследствии устранить ранее выявленные проблемы с цементопроявлением на тестовом сепараторе. Принимая во внимание, что объем пустот, который надо было закупорить, был, очевидно, больше чем их объём закачиваемого раствора в 10000 барр., необходимость в использовании цементировочного пакера с обратным клапаном отпала. Такой новый подход к обработке характеризуется следующими преимуществами. Во-первых, это позволило минимизировать монтажные работы и не требовало скоординированности по доступности и времени закачки геля и цемента. Другими словами, после того как монтажные работы были завершены, было намного легче координировать планирование и закачку геля и цемента. Во-вторых, несмотря на то, что теперь большее количество цемента был закачено, время на разбуривания незначительно сократилось ввиду отсутствия цементировочного пакера. Более того, стоимость одного такого мероприятия (обработки) снизилось на 50 тыс. долларов благодаря экономии на цементировочном пакере и сокращения времени на разбуривание.
-
Совокупный начальный прирост добычи нефти от обработки пяти скважин составил 490 барр./сут., при этом содержание CO2 в добываемой продукции уменьшилось более чем на 30 млн. фут3/сут. К 2006 году эффект от проведенных мероприятий до сих пор не закончился, совокупный прирост добычи нефти составил 320 барр./сут., при содержании CO2 всего лишь 5 млн. фут3/сут. Последующие обработки по сей день характеризуются высокой эффективностью с незначительным снижением эффекта с момента проведения обработок. Знания, которые были получены в ходе проведенных работ на месторождении Антон-Айришь, позволили повлиять на диагностику на нескольких месторождениях Пермского бассейна, оператором которых является компания Оксидентал петролеум.