Ермолович Игорь Михайлович Инженер по анализу добычи нефти «Салым Петролеум Девелопмент»

Предлагаемая вниманию читателей программа Well Performance Analysis Tool (WPAT) – «Инструмент анализа работы скважин» – в качестве исходных данных использует информацию из четырех основных источников: PI – данные со СУ УЭЦН в режиме реального времени; ESP database – данные по истории работы применявшихся в скважине УЭЦН; EDM – данные по видам проведенных в скважине ремонтов; Energy Components – данные по дебитам и обводненностям скважинной продукции (рис. 1).

Для анализа работы каждой скважины WPAT использует 48 параметров: 17 изменяющихся в реальном времени параметров (данные со СУ, ТМС и наземных датчиков давления), 6 параметров с более низкой частотой обновления (дебит жидкости, динамический уровень, обводненность и т.д.) и порядка 25 статических параметров (уставки, номинальные и целевые параметры и т.д.).

WPAT позволяет осуществлять четыре вида анализа: 1) контроль качества данных, подразумевающий фильтрацию входных данных и определение сбоев при их передаче; 2) мгновенный анализ на приближение к уставкам, включающий корректировку уставок, определение нестабильного поведения параметров; 3) трендовый анализ изменения параметров за определенный промежуток времени; 4) так называемый «специальный анализ», который включает анализ работы периодического фонда скважин.

На рис. 2 представлена блок-схема WPAT. Входящий массив данных на первом этапе проходит проверку на качество. Это означает, что для каждого параметра, используемого при анализе, существуют минимальные и максимальные допустимые значения. Система автоматически исключает из анализа значения выше и ниже границ установленного диапазона. Если поступление некорректных значений продолжается на протяжении заданного промежутка времени, система подает оповещение пользователю, на которое он должен так или иначе среагировать. Данный подход позволит существенно оптимизировать рабочее время и повысить эффективность инженеров, ответственных за эксплуатацию фонда добывающих скважин, и в результате поступление так называемых «ложных» оповещений будет практически исключено.

После входного контроля качества данные проходят мгновенный, трендовый и специальный анализ, в ходе которых осуществляется проверка работы системы «пласт-скважина-УЭЦН» по заложенным в них аналитическим алгоритмам, и в случае наличия отклонений от нормальных показателей работы система выводит на экран извещения, в которых указываются время, тип проблемы и рекомендация по дальнейшей эксплуатации УЭЦН.

На рис. 3 представлен пример мгновенного анализа, который, прежде всего, позволяет выявлять «скачки» значений отслеживаемых параметров. В данном случае видно, что УЭЦН работал стабильно, после чего внезапно начались «подклинки». Если инженер следит примерно за 600 скважинами, вряд ли он случайным образом решит проверить работу одной из них. При помощи WPAT система сама подаст сигнал, идентифицирует скважину как проблемную, и инженер уже будет принимать решение по дальнейшей эксплуатации, например, снизит рабочую частоту тока ПЭД или укажет о необходимости проведения дополнительных мероприятий на скважине. Для удобства пользователя в WPAT также реализована карта типовых решений в случае тех или иных осложнений. Основной целью данного вида анализа является исключение аварийных остановок фонда по причинам, которые можно предотвратить за счет изменения режима работы скважин. К таковым причинам относятся низкое давление на приеме, температура ПЭД, ЗП, ЗСП и т.д.

В рамках мгновенного анализа также происходит проверка корректности уставок (ЗП, ЗСП, минимальное давление на приеме и т.д.) согласно утвержденной в СПД процедуре. В данном случае мы снизили частоту ПЭД, но при этом не скорректировали значение уставки по ЗСП (рис. 4). В результате система вывела на экран оповещение, в котором рекомендует инженеру изменить уставку по ЗСП в SCADA.

Основой трендового анализа является история работы фонда скважин в СПД и корневые причины отказов УЭЦН. Так, шаблоны отклонений для трендового анализа полностью реализованы на накопленных за последние 5 лет исторических данных работы скважин СПД. Трендовый анализ предполагает отслеживание изменения параметра или группы параметров за промежуток времени. В случае, если поведение параметра или группы параметров УЭЦН накладывается на один из применяемых шаблонов трендового анализа, WPAT выдает оповещение, описывающее проблему, и рекомендации по дальнейшей эксплуатации (рис. 5). В данном случае наблюдается рост давления на приеме насоса, динамического уровня, снижение токов и загрузки ПЭД при неизменной частоте, что может быть связано с засорением приемного модуля УЭЦН. Трендовый анализ предназначен для своевременной реакций на отклонение рабочих параметров УЭЦН и принятия мер по их устранению.

На рис. 6 показан интерфейс пользователя: на главном экране представлены все скважины в виде прямоугольников разных размеров, причем, для приоретизации работ размер прямоугольника зависит от последнего значения дебита нефти данной скважины.

Зеленым цветом отображаются скважины, работающие без отклонений. Красным цветом – скважины, на которых зафиксированы отклонения от нормального поведения трендов, требующие вмешательства инженера. В свою очередь, желтым цветом отмечены скважины, на которые уже отреагировал инженер и запланировал для них необходимые мероприятия. Также в интерфейсе реализована система фильтрации данных по видам анализа, режимам работы скважин и т.д.

Выбрав любую из скважин в окне программы, оператор переходит к окну извещений, в котором отображаются время срабатывания оповещения; название и вид оповещения (мгновенный, трендовый, специальный); отреагировавшие параметры; рекомендация программы; текущий статус; время отсрочки сигнала и комментарий инженера-аналитика (рис. 7).

Вкладка Operational Status показывает значения основных параметров работы скважины в режиме реального времени (рис. 8). Здесь же отмечаются текущие и рекомендуемые значения по уставкам.

Жизненный цикл оповещения на примере реальной скважины выглядит следующим образом: WPAT фиксирует нестабильное поведение рабочих токов УЭЦН, после чего на основном экране программы окрашивает скважину красным цветом (рис. 9). Инженер изучает скважинные данные и принимает решение. В данном случае инженер принял решение установить шестичасовую отсрочку на подобного рода сигналы по данной скважине и снизить рабочую частоту тока ПЭД на 0,5 Гц. В течение следующих шести часов оператор не будет получать оповещения связанные с приближением к уставке по ЗСП, и на основном экране скважина будет отображаться желтым цветом. Как следует из примера, после снижения частоты режим работы УЭЦН стабилизировался.

Теперь рассмотрим реальный пример трендового анализа. На рис. 10 видно, что происходит снижение давления на приеме насоса и дебита жидкости при неизменной частоте ПЭД. Поскольку приток снижается (вследствие остановки нагнетательной скважины в окружении), после первого сигнала будет выдана рекомендация на снижение частоты. Спустя какое-то время после запуска нагнетательной скважины, WPAT зафиксирует рост дебита и давления и выдаст второе оповещение, в котором предложит увеличить частоту до целевого давления.

В настоящий момент происходит тестирование WPAT в СПД. Мы ожидаем, что данный инструмент мониторинга за счет возможности мгновенного анализа позволит в первую очередь исключить внутрисуточные остановки скважин по причине срабатывания аварийных защит УЭЦН. Кроме того, инструмент за счет реализации трендового анализа позволит проактивно реагировать на планомерное изменение параметров работы УЭЦН и своевременно планировать мероприятия по восстановлению производительности скважин, что в совокупности с инструментом мгновенного анализа позволит увеличить наработку на отказ погружного оборудования, а также сократить капитальные и эксплуатационные затраты. Реализованная система пользовательского интерфейса и фильтрации входных данных позволит приоретизировать извещения и минимизировать число неактуальных оповещений, что существенно оптимизирует затраты рабочего времени инженеров, ответственных за эксплуатацию УЭЦН.