RU2685005C1 - Method and computer system for designing location of cluster sites in deposits - Google Patents

Method and computer system for designing location of cluster sites in deposits Download PDF

Info

Publication number
RU2685005C1
RU2685005C1 RU2017138538A RU2017138538A RU2685005C1 RU 2685005 C1 RU2685005 C1 RU 2685005C1 RU 2017138538 A RU2017138538 A RU 2017138538A RU 2017138538 A RU2017138538 A RU 2017138538A RU 2685005 C1 RU2685005 C1 RU 2685005C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
well
wells
cluster
pad
sites
Prior art date
Application number
RU2017138538A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Ринат Рафаэлевич Исмагилов
Роман Алексеевич Панов
Артем Федорович Можчиль
Нафиса Зуфаровна Гильмутдинова
Дмитрий Евгеньевич Дмитриев
Сергей Валерьевич Есипов
Сергей Васильевич Третьяков
Аркадий Алексеевич Карачев
Original Assignee
Публичное акционерное общество "Газпром нефть"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Публичное акционерное общество "Газпром нефть" filed Critical Публичное акционерное общество "Газпром нефть"
Priority to RU2017138538A priority Critical patent/RU2685005C1/en
Priority to PCT/RU2018/050138 priority patent/WO2019093927A1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2685005C1 publication Critical patent/RU2685005C1/en

Links

Images

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/30Specific pattern of wells, e.g. optimising the spacing of wells
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00Computer-aided design [CAD]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)

Abstract

FIELD: mining.SUBSTANCE: group of inventions relates to the field of designing and developing deposits, including hydrocarbon deposits. According to the method, areas of possible location of collar of well of the projected wells are determined relative to their faces on the basis of initial data including coordinates of boreholes and technical constraints on well design. Boreholes are ranked by the number of intersections of the area of possible location of the collar of each well with areas of possible location of collar of well of other wells - from the worst, characterized by the least number of intersections, to the best, characterized by the greatest number of intersections. For boreholes with a rank provided with an equal number of intersections, they are additionally ranked by the total area of intersections from the least to the largest. Forming a primary design of location of cluster sites by merging groups of wells into cluster sites based on the results of ranging of boreholes. First cluster site includes a well with the worst ranking rank, as well as wells, areas of possible location of mouths of which cross area of possible location of collar of well with worst rank. Each next cluster pad is formed similarly from wells with ranged faces that are not included in previously formed cluster sites. Values of the target value for each cluster site are determined. Optimized previously formed design of arrangement of cluster sites using cyclic repetition of successive steps of global and local optimizations to achieve a predetermined parameter of convergence of calculation results of arrangement of cluster sites. Design of location of formed cluster sites with coordinates of collars of well and centres of cluster sites and assigned values of target index based on optimization results is displayed on topographic map. Method operations involve the method of unconditional optimization of a function of several variables.EFFECT: technical result is higher efficiency of arrangement of cluster wells.12 cl, 14 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Заявляемое изобретение относится к комплексным системам и способам проектирования и разработки месторождений, в том числе, углеводородных. Заявляемое изобретение предназначено для решения задачи определения оптимального количества кустовых площадок, их проектного расположения, в т.ч. с учетом минимизации затрат на бурение скважин, строительство и обустройство кустовых площадок.The invention relates to integrated systems and methods for the design and development of deposits, including hydrocarbon. The claimed invention is intended to solve the problem of determining the optimal number of cluster sites, their design location, incl. taking into account the minimization of the cost of drilling, construction and arrangement of well pads.

Уровень техникиThe level of technology

Из уровня техники известны различные технические решения, в той или иной степени касающиеся вопросов проектирования отдельных кустов скважин или оптимизации проведения одной скважины.Various technical solutions are known in the art, in varying degrees concerning the design of individual well clusters or the optimization of a single well.

Так, например, известен патент US 6549879 «Определение оптимального размещения скважин по 3D-модели резервуара» («Determining optimal well locations from a 3d reservoir model»), принадлежащий Mobil Oil Corporation.Thus, for example, patent US 6549879 “Determination of optimal well location from a 3D reservoir model” (“Determining optimal location”) owned by Mobil Oil Corporation is known.

Изобретение по данному патенту относится, в целом, к способам минимизации затрат на извлечение нефти из подземных резервуаров. Более конкретно, изобретение относится к определению оптимального размещения скважин по трехмерной модели подземного резервуара. В патенте раскрыт двухэтапный метод определения расположения скважин с использованием 3D модели пласта с учетом следующих ограничений: минимальное/максимальное расстояние между скважинами, угловые коэффициенты наклонных скважин, длина скважины, оптимизация траекторий скважин с учетом пористости, проницаемости, нефтенасыщенности и толщины слоя. На первом этапе скважины размещают в вертикальном проектном положении. На втором этапе оптимизируют указанное проектное положение с возможностью проведения горизонтальных и горизонтально-наклонных скважин, а также с учетом приведенных выше ограничений. Заявленный метод реализован в виде программных модулей. Параметры расположения скважин генерируются стандартными методами анализа и интерпретации сейсмических, геологических и петрофизических данных.The invention of this patent relates, in general, to methods of minimizing the cost of extracting oil from underground reservoirs. More specifically, the invention relates to determining the optimal placement of wells in a three-dimensional model of an underground reservoir. The patent discloses a two-stage method for determining the location of wells using a 3D model of the reservoir, taking into account the following limitations: minimum / maximum distance between wells, angular coefficients of inclined wells, well length, optimization of well trajectories taking into account porosity, permeability, oil saturation and layer thickness. At the first stage, the wells are placed in the vertical design position. At the second stage, the specified design position is optimized with the possibility of horizontal and horizontal inclined wells, as well as taking into account the above limitations. The claimed method is implemented as software modules. Well location parameters are generated by standard methods for analyzing and interpreting seismic, geological, and petrophysical data.

Однако данное техническое решение направлено на решение задачи оптимальной проводки отдельной скважины в пласте (вскрытие пласта) и не предусматривает возможности связывания проводимых скважин в куст, и, более того, не обеспечивает возможности формирования кустовых площадок.However, this technical solution is aimed at solving the problem of optimal wiring of a separate well in the reservoir (opening of the reservoir) and does not provide for the possibility of tying the wells to be held in the cluster, and, moreover, does not provide the possibility of forming cluster sites.

Известно также техническое решение, раскрытое в патенте US 7460957 «Геометрическая оптимизация траектория групп скважин» («Geometrical optimization of multi-well trajectories»), Schlumberger Technology Corporation. Изобретение относится к способу, системе и устройству для автоматического проектирования траекторий группы скважин, и, более конкретно, по определению оптимального проектирования размещения скважин путем минимизации затратной составляющей. Техническое решение направлено на получение разветвленной структуры варианта проекта разработки кустовых платформ (площадок). Система оптимизации включает автоматизированный модуль проведения траектории скважины, обеспечивающий проведение траектории с постоянной кривизной (использование метода минимальной кривизны). Кроме того, этот модуль учитывает извилистость (искривленность) скважины и позволяет минимизировать степень сложности проведения конкретной скважины путем поиска альтернативных геометрических решений для скважин, которые не соответствуют предпочтительным условиям кривизны для отдельных сегментов. На каждом шаге оптимизации пользователю возможна корректировка ограничений для кустов скважин. Это позволяет обеспечить улучшенный контроль над результатом оптимизации.It is also known technical solution disclosed in patent US 7460957 "Geometric optimization of the trajectory of groups of wells" ("Geometrical optimization of multi-well trajectories"), Schlumberger Technology Corporation. The invention relates to a method, system and device for the automatic design of the trajectories of a group of wells, and, more specifically, to determine the optimal design of the location of the wells by minimizing the costly component. The technical solution is aimed at obtaining an extensive structure of a variant of the project development of cluster platforms (sites). The optimization system includes an automated well trajectory module that provides a trajectory with a constant curvature (using the minimum curvature method). In addition, this module takes into account the tortuosity (curvature) of a well and minimizes the degree of difficulty in conducting a particular well by searching for alternative geometric solutions for wells that do not meet the preferred curvature conditions for individual segments. At each optimization step, the user can adjust constraints for well clusters. This allows for improved control over the result of the optimization.

Однако данное техническое решение решает достаточно узкую задачу по проектированию траекторий группы скважин, объединенных в одну кустовую площадку, и не обеспечивает возможности оценки оптимальности отнесения той или иной скважины к отдельно взятой кустовой площадке. При этом степень оптимальности в соответствии с данным решением, основана только на расчете кривизны ствола скважины. Также известное решение не позволяет определить оптимальное направление движения станка на кустовой площадке.However, this technical solution solves a rather narrow task of designing the trajectories of a group of wells, united in one well pad, and does not provide the possibility of assessing the optimality of attributing a particular well to a single well pad. The degree of optimality in accordance with this decision is based only on the calculation of the curvature of the wellbore. Also known solution does not allow to determine the optimal direction of movement of the machine on the cluster pad.

Из уровня техники известны технические решения, близкие по сущности к заявляемому, реализованные в некоторых программных комплексах, предназначенных для проектирования месторождений. В качестве таких программных комплексов известны: продукт DSD (Design Space® Desktop) фирмы LANDMARK GRAPHICS CORPORATION, Well Path (Maurer), Drilling Office (Schlumberger), WellPlan (Halliburton) и др. (https://www.landmark.solutions/Portals/0/LMSDocs/Datasheets/WellPlan_Software_DATASHEET_A4.pdf).The prior art technical solutions, similar in essence to the claimed, implemented in some software systems designed for the design of fields. As such software systems are known: product DSD (Design Space Desktop) from LANDMARK GRAPHICS CORPORATION, Well Path (Maurer), Drilling Office (Schlumberger), WellPlan (Halliburton), etc. (https://www.landmark.solutions/ Portals / 0 / LMSDocs / Datasheets / WellPlan_Software_DATASHEET_A4.pdf).

Среди российских источников информации известно решение, представленное в публикации «Проектирование и оптимизация траекторий скважин месторождения, Авторы: Нестерова Т.Н. (ООО «Петровайзер»), Поздеев И.А. (ООО «Петровайзер»), http://www.petroviser.ru/articles/a17/, где описан комплексный подход к проектированию траекторий скважин и созданию схемы кустования месторождения, сочетающий в себе традиционные методы проектирования на основе заданной сетки разработки и оптимизацию на основе возможных траекторий от каждой геологической цели. Приводятся иллюстрированные примеры оптимизации кустов скважин с помощью программного обеспечения компании «Петровайзер». Данное решение воплощено в программном комплексе «Проектирование и контроль кустового бурения - PadCourses», который предназначен для проектирования траекторий наклонно направленных, горизонтальных и многозабойных скважин, определения порядка разбуривания скважин в кусте, оптимизации направления движения станка. Комплекс может устанавливаться как на буровой площадке, так и в технологических службах буровых организаций.Among the Russian sources of information, there is a known solution presented in the publication “Design and optimization of well trajectories of a field, Authors: Nesterova T.N. (LLC Petrovayzer), Pozdeev I.A. (Petroviser LLC), http://www.petroviser.ru/articles/a17/, which describes an integrated approach to designing well trajectories and creating a field deposit field layout that combines traditional design methods based on a given development grid and optimization for basis of possible trajectories from each geological target. Illustrated examples of optimization of well clusters using Petroviser software are given. This solution is embodied in the “PadCourses” Design and Control of Cluster Drilling software package, which is designed to design trajectories of directional, horizontal and multilateral wells, determine the order of drilling wells in the cluster, and optimize the direction of movement of the machine. The complex can be installed both on the drilling site and in the technological services of drilling organizations.

Данные программные продукты также решают отдельные задачи по формированию куста скважин, но не обеспечивают возможности решения задачи оптимального кустования месторождения в целом.These software products also solve individual tasks for the formation of a well cluster, but do not provide the possibility of solving the problem of optimal depositing of the field as a whole.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является решение, представленное в автореферате диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук «Совершенствование методики проектирования кустов и профилей скважин на месторождениях со сложными схемами разработки» Научная библиотека диссертаций и авторефератов, 2007, Харламов А.К. (http://www.dissercat.com/content/sovershenstvovanie-metodiki-proektirovaniya-kustov-i-profilei-skvazhin-na-mestorozhdeniyakh-, стр. 58-66 публикации). В данной публикации раскрыт способ проектирования кустов и профилей скважин, включающий:The closest in technical essence to the claimed technical solution is the solution presented in the thesis abstract for the degree of candidate of technical sciences "Improving the methods of designing hives and well profiles in fields with complex development schemes" Scientific Library of Dissertations and Abstracts, 2007, A. Kharlamov . (http://www.dissercat.com/content/sovershenstvovanie-metodiki-proektirovaniya-kustov-i-profilei-skvazhin-na-mestorozhdeniyakh-, pp. 58-66 of the publication). This publication discloses a method for designing bushes and well profiles, including:

1. Формирование пакета исходных данных, включающих схему разработки, карту - схему орогидрографии местности, границы природоохранных зон, очередность разбуривания месторождения, тип скважин, назначение скважин (нагнетательная, добывающая, и т.п.), координаты забоев скважин, очередность бурения по годам, ТТО (технико-технологические ограничения).1. Formation of a package of initial data, including a development scheme, a map — a scheme of oro-hydrography of a locality, boundaries of nature protection zones, a field drilling sequence, a type of wells, a well assignment (injection, production, etc.), downhole coordinates, a drilling priority according to years , TTO (technical and technological limitations).

2. Определение числа кустовых площадок (КП) и их местоположения в первом приближении. Для чего осуществляют формирование для каждого забоя скважины допустимых областей (ДО) размещения кустовых площадок на месторождении, бурение скважин с которых осуществляется в рамках технико-технологических ограничений (ТТО); выявляют области пересечений для нескольких забоев с последующим их перебором по забоям (например, по годам разбуривания, и т.п.), и для текущего забоя выбирают область для размещения его устья по критерию наибольшего числа скважин, возможных к бурению с одной КП вместе с текущим забоем. На последующих итерациях при направленном переборе за текущий принимают забой, не вошедший в предыдущую допустимую область.2. Determination of the number of cluster sites (KP) and their location in the first approximation. For which, for each face of the well, allowable areas (DL) are formed for locating cluster pads on the field, the drilling of which is carried out within the framework of technical and technological limitations (TTO); identify areas of intersection for several faces, followed by their search across the faces (for example, by drilling years, etc.), and for the current face choose an area to accommodate its mouth according to the criterion of the greatest number of wells possible to drill from one KP along with current face. At subsequent iterations, in the directional iteration for the current one, the face is taken that was not included in the previous valid area.

3. Определение географического положения текущей КП и фиксирование совокупности скважин, возможных к бурению с этой КП, при этом фонд скважин, определенных к разбуриванию из области пересечений, представляется двумя группами:3. Determination of the geographical location of the current KP and fixation of a set of wells that can be drilled from this KP, while the pool of wells defined for drilling from the intersection area is represented by two groups:

- обязательные к бурению с КП, размещенной в этой области;- obligatory for drilling from a manual located in this area;

- назначаемые из условий предпочтительности привязки к этой области или другой области, полученной на последующих итерациях.- assignments from the conditions of preference to bind to this region or another region obtained at subsequent iterations.

4. Определение последовательности бурения скважин с текущей КП из областей пересечения множества скважин, возможных одновременно для бурения с рассматриваемой текущей КП и соседних КП. При этом анализируют показатели соседних кустов (число скважин, отходы, сложность профилирования скважин), не допуская ухудшения значительно показателей куста скважин.4. Determining the sequence of drilling wells with the current KP from the areas of intersection of many wells that are possible simultaneously for drilling from the current KP and neighboring KPs. At the same time, indicators of neighboring bushes are analyzed (number of wells, waste, complexity of well profiling), preventing significant deterioration of indicators of the well cluster.

5. Последовательное проектирование соседних кустов, скважины которых были общими для рассматриваемого соседнего куста и бывшего текущего, осуществляемое после формирования совокупности скважин текущего куста.5. Sequential design of neighboring bushes, the wells of which were common to the neighboring bush under consideration and the former current one, carried out after the formation of a set of wells of the current bush.

6. Корректировка местоположения КП для совокупности распределенных скважин, если есть возможность улучшения показателей куста скважин, с учетом протяженности КП, определение НДС (направление движения станка) и расстановки устьев.6. Adjustment of the location of KP for a set of distributed wells, if it is possible to improve the performance of the well cluster, taking into account the length of the KP, the definition of VAT (the direction of movement of the machine) and the distribution of the mouths.

Известный способ имеет общие признаки с объектом исследования: выполнение последовательности обратного проектирования с построением карты возможного размещения устьев скважин относительно забоев; ранжирование забоев с формированием рейтинга, необходимого для дальнейшего объединения забоев в группы, соответствующие кустам скважин; итерационный подход к ранжированию забоев; определение фонда скважин, определенных к разбуриванию с одной кустовой площадки; последовательное проектирование соседних кустов; оптимизация местоположения кустовых площадок на основании ТТО.The known method has common features with the object of study: the execution of a reverse design sequence with the construction of a map of the possible location of the wellheads relative to the faces; bottomhole rankings with the formation of the rating required for the further bottomhole grouping into groups corresponding to well clusters; iterative approach to the ranking of faces; determination of the well stock identified for drilling from one well pad; sequential design of neighboring bushes; optimization of the location of cluster sites on the basis of TTO.

Однако известному решению присущи определенные недостатки. Так, например, способ не предусматривает возможности итерационной оптимизации проекта кустования, то есть, совокупность кустовых площадок, построенных с учетом исходных данных, являющихся набором ограничений, не претерпевает изменений при дальнейшем проектировании месторождения и принимается за окончательный вариант. Поэтому оптимальность полученного таким образом кустования ставится авторами изобретения под сомнение.However, the known solution has certain disadvantages. So, for example, the method does not provide for the possibility of iterative optimization of the design of the casting, that is, the set of cluster sites, built with regard to the source data, which is a set of constraints, does not undergo changes with further field design and is considered the final version. Therefore, the optimality of the obtained thus casting is put by the authors of the invention into question.

Раскрытие изобретенияDISCLOSURE OF INVENTION

Технической проблемой, решаемой заявляемым изобретением, является необходимость преодоления недостатков, присущих аналогам и прототипу, за счет решения задачи оптимального размещения кустовых площадок с учетом как геопараметров, так и экономической составляющей, включающей затраты на бурение скважин, строительство и поверхностное обустройство кустовых площадок.The technical problem solved by the claimed invention is the need to overcome the drawbacks inherent in the analogues and the prototype, by solving the problem of optimal placement of cluster sites, taking into account both geoparameters and the economic component, including the cost of drilling wells, construction and surface arrangement of cluster sites.

Технический результат, достигаемый при использовании заявляемого изобретения заключается в обеспечении возможности обработки разнородных данных, касающихся геологических параметров, топографических данных, геофизических величин и экономических показателей, что позволяет сформировать оптимальный проект размещения кустовых площадок за счет ранжирования забоев в качестве первичных данных. Кроме того, заявляемое изобретение позволяет увеличить производительность системы при решении поставленной задачи, а также увеличить объем и вариативность обрабатываемых данных по сравнению с известными аналогами (т.е. позволяет производить обработку данных с получением результата (продукта) за меньшее количество времени). Кроме того, обработка данных в соответствии с заявляемым способом требует меньшего количества машинного времени и ресурсов для получения результата, в том числе оперативной памяти. Кроме того, изменение физического состояния блоков обработки, связанное с добавлением нового функционала, обеспечивает возможность меньшее количество раз запускать систему для получения результата, следовательно, экономить энергию, потребляемую данной системой. Кроме того, использование отдельных независимых блоков системы (за счет использования функционала, обеспечивающего выборку из огромного массива внешних баз данных и обработку по определенному алгоритму с использованием целевых показателей) снижает и вероятность ошибки, влияющей на получение более точного и достоверного результата.The technical result achieved when using the claimed invention is to provide the processing of heterogeneous data relating to geological parameters, topographic data, geophysical values and economic indicators, which allows you to create the optimal design of the placement of cluster sites due to the ranking of faces as primary data. In addition, the claimed invention allows to increase system performance when solving the task, as well as to increase the volume and variability of the data being processed in comparison with the known analogues (ie, it allows processing data with obtaining a result (product) in less time). In addition, data processing in accordance with the claimed method requires a smaller amount of computer time and resources to obtain a result, including RAM. In addition, the change in the physical state of the processing units associated with the addition of a new functional provides an opportunity to run the system fewer times to get a result, therefore, to save energy consumed by this system. In addition, the use of separate independent units of the system (through the use of a functional that provides a sample of a huge array of external databases and processing according to a certain algorithm using targets) also reduces the likelihood of an error affecting a more accurate and reliable result.

Кроме того, технический результат заключается в том числе, в обеспеченииIn addition, the technical result is including, in ensuring

- возможности построения активной модели размещения кустовых площадок с привязкой кустовых площадок по координатам к топографической карте,- the possibility of building an active model for locating cluster sites with reference to cluster sites by coordinates to a topographic map,

- возможности оптимизации размещения КП и сокращении времени, затрачиваемого на определение такого оптимального размещения,- the possibility of optimizing the placement of KP and reducing the time spent on the determination of such optimal placement,

- возможности оперативного изменения проекта при изменении входных данных,- the possibility of operational changes in the project when the input data changes,

- возможности подключения и отключения дополнительных расчетных блоков, позволяющих проводить оптимизацию размещения кустовых площадок с использованием дополнительных внешних данных.- the ability to connect and disconnect additional settlement units, allowing optimization of placement of cluster sites using additional external data.

При этом под оптимальным размещением КП понимают соответствие в результате проведенных расчетов проекта размещения кустовых площадок заданным критериям, например, таким как общая глубина проходки скважин, количество кустовых площадок, затраты на бурение и т.д.At the same time, KP is understood to mean that the optimal location of a project for locating well sites, for example, the total depth of wells, the number of well sites, drilling costs, etc.

Поставленная задача решается тем, что заявляемый способ проектирования оптимального размещения кустовых площадок на месторождении, включает следующие этапы:The task is solved by the fact that the claimed method of designing the optimal placement of cluster sites on the field, includes the following steps:

A. Определение области возможного размещения устьев проектируемых скважин месторождения относительно их забоев на основе исходных данных, включающих координаты забоев и технические ограничения по конструкции скважин;A. Determination of the area of possible placement of the projected wellheads of the field relative to their bottom-holes based on the initial data, including the coordinates of the bottom-holes and technical limitations on the well design

B. Ранжирование забоев скважин по количеству пересечений области возможного размещения устья каждой скважины с областями возможного размещения устья других скважин - от худших, характеризующихся наименьшим количеством пересечений, к лучшим, характеризующимся наибольшим количеством пересечений, при этом для забоев с рангом, обеспеченным равным количеством пересечений, их дополнительно ранжируют по суммарной площади пересечений от наименьшей к наибольшей;B. Ranking of bottom holes by the number of intersections of the area of possible placement of the wellhead of each well with areas of possible placement of other wells - from the worst, characterized by the smallest number of intersections, to the best, characterized by the largest number of intersections, while for the bottom of a rank provided with an equal number of intersections, they are additionally ranked by the total area of intersections from the smallest to the largest;

C. Формирование первичного проекта размещения кустовых площадок посредством объединения групп скважин в кустовые площадки по итогам ранжирования забоев скважин, при этом к первой кустовой площадке относят скважину с худшим по результатам ранжирования рангом, а также скважины, области возможного размещения устьев которых пересекают область возможного размещения устья скважины с худшим рангом, при этом каждую последующую кустовую площадку формируют аналогичным образом из скважин с ранжированными забоями, не вошедшими в ранее сформированные кустовые площадки;C. Formation of a primary project for locating cluster pads by combining groups of wells into cluster pads based on the results of the bottomhole ranking, while the first cluster pad includes the well with the worst ranking rank, as well as wells whose areas of possible mouths intersect the area of possible mouths wells with the worst rank, with each subsequent well pad being formed in a similar way from wells with ranked faces that were not previously formed TED pads;

D. Определение значения целевого показателя для каждой кустовой площадки;D. Determining the value of the target for each cluster site;

F. Оптимизация сформированного на этапе С проекта размещения кустовых площадок с использованием циклического повторения последовательно выполняемых шагов глобальной и локальной оптимизаций до достижения предварительно заданного параметра сходимости результатов расчетов размещения кустовых площадок,F. Optimization of the project for locating cluster sites formed at stage C using cyclic repetition of sequentially performed global and local optimization steps until a predetermined convergence parameter is reached for the results of calculations of placement of cluster sites.

для чегоfor what

- при глобальной оптимизации по каждой оптимизируемой скважине определяют возможность отнесения ее к другой кустовой площадке посредством перебора всех сформированных на этапе С кустовых площадок и вычислением для каждой кустовой площадки целевого показателя с учетом оптимизируемой скважины и, при получении соответствующего значения целевого показателя меньшего, чем определенное на этапе D, оптимизируемую скважину присваивают кустовой площадке, относительно которой установлено такое наименьшее значение;- at global optimization for each optimized well, determine the possibility of assigning it to another cluster site by enumerating all the cluster sites formed at stage C and calculating the target indicator for each cluster pad taking into account the optimized well and, upon receiving the corresponding value of the target indicator smaller than stage D, the optimized well is assigned to the cluster pad, relative to which the lowest value is set;

- при локальной оптимизации для каждой кустовой площадки определяют возможность изменения первоначального положения центра каждой кустовой площадки с определением его координат, для чего выполняют последовательное смещение центра кустовой площадки по взаимно перпендикулярным направлениям на плоскости с вычислением целевого показателя, и при получении соответствующего значения целевого показателя меньшего, чем первоначальное, определенное на этапе D, центру кустовой площадки присваивают новые координаты, относительно которых установлено такое наименьшее значение;- when local optimization for each cluster pad determines the possibility of changing the initial position of the center of each cluster pad with determining its coordinates, for which they perform a sequential displacement of the center of the cluster pad in mutually perpendicular directions on the plane with the calculation of the target indicator, and upon receipt of the corresponding value of the target indicator smaller, than the initial, determined in stage D, new coordinates are assigned to the center of the cluster pad, for which ovleno is the smallest value;

G. Отображение на топографической карте проекта размещения сформированных кустовых площадок с координатами устьев скважин и центров кустовых площадок и присвоенными значениями целевого показателя по результатам оптимизации, проведенной на этапе F.G. Display on the topographic map of the project for locating formed cluster pads with the coordinates of wellheads and pivot centers and assigned values of the target indicator based on the results of the optimization carried out at stage F.

В качестве целевого показателя могут быть использованы значение суммарной глубины проходки всех скважин (MD) каждой кустовой площадки или суммарных затрат на бурение скважин, строительство и обустройство для каждой кустовой площадки (САРЕХбурение). Возможно использование других целевых показателей. Выбор целевого показателя является исходным параметром для расчета.As a target indicator, the value of the total depth of penetration of all wells (MD) of each cluster pad or the total costs of well drilling, construction and construction for each cluster pad (CAPAChburene) can be used. Other targets may be used. The choice of the target is the initial parameter for the calculation.

Локальную оптимизацию выполняют с использованием алгоритма Недлера-Мида, при этом последовательное смещение центра кустовой площадки по четырем взаимно перпендикулярным направлениям выполняют с шагом от 10 до 500 м. В качестве заранее заданного параметра сходимости результатов расчетов размещения кустовых площадок может быть использовано значение целевого показателя для минимального количества кустовых площадок на месторождении.Local optimization is performed using the Nedler-Mead algorithm, while sequential displacement of the center of the cluster in four mutually perpendicular directions is performed in increments of 10 to 500 m. As a predetermined parameter of convergence of the results of calculations of placement of cluster platforms the number of cluster sites on the field.

Дополнительно, на этапе F может быть проведена качественная оценка риска пересечения скважин, для чегоAdditionally, at stage F a qualitative risk assessment of the intersection of the wells can be carried out, for which

- определяют зону неопределенности положения каждой скважины, принадлежащей соответствующей кустовой площадке, посредством вычисления радиуса неопределенности ствола скважины, который выбирают в диапазоне 1,5-3% от MD, определенной для каждой точки оси ствола скважины;- determine the zone of uncertainty of the position of each well belonging to the corresponding well site, by calculating the radius of uncertainty of the wellbore, which is chosen in the range of 1.5-3% from MD, determined for each point of the axis of the wellbore;

- для каждой пары соседних скважин определяют минимальное расстояние между их стволами;- for each pair of neighboring wells determine the minimum distance between their trunks;

- вычисляют проектный коэффициент расхождения зон неопределенности как отношение минимального расстояния между стволами двух соседних скважин к сумме радиусов неопределенности стволов соседних скважины, вычисленных для точек осей стволов скважин, относительно которых определено такое минимальное расстояние;- calculate the design coefficient of divergence of uncertainty zones as the ratio of the minimum distance between the trunks of two neighboring wells to the sum of the radii of uncertainty of the neighboring wells, calculated for the points of the axes of the wells, relative to which the minimum distance is determined;

- сравнивают проектный коэффициент расхождения с заданным и по превышению проектного коэффициента над заданным судят о наличии риска пересечения скважин.- compare the design ratio of the discrepancy with the set and the excess of the design coefficient over the set is judged on the risk of crossing wells.

Также, может быть проведена качественная оценка риска пересечения существующей скважины с проектируемой скважиной отдельной кустовой площадки, при этомAlso, a qualitative assessment of the risk of crossing an existing well with the projected well of a separate well site can be carried out, while

- определяют зону неопределенности положения проектируемой скважины, посредством вычисления радиуса неопределенности ствола скважины, который выбирают в диапазоне 1,5-3% от MD, определенной для каждой точки оси ствола скважины;- determine the zone of uncertainty of the position of the projected well, by calculating the radius of uncertainty of the wellbore, which is chosen in the range of 1.5-3% of MD, determined for each point of the axis of the wellbore;

- определяют минимальное расстояние между стволами существующей и проектируемой скважин;- determine the minimum distance between the trunks of existing and projected wells;

- вычисляют проектный коэффициент расхождения зоны неопределенности как отношение минимального расстояния между стволами существующей и проектируемой скважин к радиусу неопределенности проектируемой скважины, вычисленному для точки оси ствола проектируемой скважины, относительно которой определено такое минимальное расстояние;- calculate the design coefficient of divergence of the uncertainty zone as the ratio of the minimum distance between the trunks of the existing and projected wells to the radius of uncertainty of the projected well, calculated for the point of the axis of the shaft of the projected well, relative to which the minimum distance is determined;

- сравнивают проектный коэффициент расхождения с заданным и по превышению проектного коэффициента над заданным судят о наличии риска пересечения существующей скважины с проектируемой скважиной отдельной кустовой площадки.- compare the design coefficient of discrepancy with the set and by exceeding the design factor over the set judged by the risk of crossing the existing well with the projected well of a separate well site.

Заявляемый способ может быть реализован для горизонтальных и/или наклонно-направленных типов скважин.The inventive method can be implemented for horizontal and / or directional types of wells.

После проведения оптимизации на этапе F, может быть проведено определение оптимального направления движения станка (НДС) на каждой спроектированной кустовой площадке по значению угла наклона линии НДС, для чегоAfter the optimization at stage F, the optimal direction of movement of the machine (VAT) on each designed cluster site can be determined by the value of the angle of inclination of the VAT line, for which

- выполняют перебор значений азимутального угла линии НДС от северного направления с шагом от 5 до 40°, при этом для каждого значения азимутального угла линии НДС выполняют расслотирование скважин кустовой площадки, для каждой скважины определяют значение угла между линией НДС и направлением от устья к забою скважины, после чего вычисляют среднее значение этого угла для всех скважин кустовой площадки,- carry out the enumeration of the values of the azimuthal angle of the VAT line from the north direction in increments of 5 to 40 °, while for each value of the azimuthal angle of the VAT line perform the dissection of wells of the cluster pad, for each well determine the angle between the VAT line and the direction from the mouth to the bottom of the well , then calculate the average value of this angle for all wells in the well pad,

- в качестве оптимального выбирают то значение азимутального угла линии НДС, относительно которого среднее значение углов между линией НДС и направлением от устья к забою скважины максимально близко к 90°.- the optimal value is the value of the azimuth angle of the VAT line, relative to which the average value of the angles between the VAT line and the direction from the wellhead to the bottom of the well is as close as possible to 90 °.

На основании приведенного описания изобретения специалист в данной области может реализовать программные средства, на базе соответствующих компьютерных аппаратных средств общего назначения или особого назначения, в результате чего могут быть сформированы компьютерная система и/или компьютерные компоненты согласно вариантам осуществления настоящего изобретения; могут быть сформированы компьютерная система и/или компьютерные компоненты для реализации предложенного способа в рамках вариантов осуществления настоящего изобретения и/или может быть сформирован носитель считываемой компьютером информации, в том числе программных средств, посредством которых могут быть реализованы аспекты вариантов осуществления предложенного способа.Based on the above description of the invention, the person skilled in the art can implement software based on appropriate general purpose or special purpose computer hardware, as a result of which a computer system and / or computer components can be formed according to embodiments of the present invention; A computer system and / or computer components for implementing the proposed method within the framework of embodiments of the present invention can be formed and / or a carrier of computer readable information, including software, by which aspects of the embodiments of the proposed method can be implemented, can be formed.

Заявленный способ может быть реализован с помощью программно-аппаратного комплекса или компьютерной системы, включающей в себя, по меньшей мере, процессор, обеспечивающий выполнение команд из соответствующих блоков;The claimed method can be implemented using a software-hardware complex or a computer system that includes at least a processor that provides execution of commands from the corresponding blocks;

• блок ввода исходных данных, соединенный с блоком памяти, обеспечивающим хранение исходных данных и направление их для обработки в соответствующие блоки;• a block of input of initial data connected to a block of memory providing storage of the initial data and their direction for processing to the corresponding blocks;

• блок памяти, обеспечивающий хранение введенных данных, а также промежуточных результатов обработки;• a block of memory that provides storage of entered data, as well as intermediate results of processing;

• блок обработки исходных данных по координатам забоев скважин, и блок обработки исходных данных по техническим ограничениям траектории скважины, использующий данные из блока памяти, соединенные также с блоком ввода исходных данных;• the processing unit of the initial data on the coordinates of the bottom holes, and the processing unit of the initial data on the technical limitations of the well trajectory, using data from the memory block, also connected to the input block of the initial data;

• последовательно соединенные: блок определения области возможного размещения устья относительно забоя для всех скважин; блок ранжирования забоев по количеству зон пересечения областей возможного размещения устьев скважин относительно забоя; блок формирования первичного варианта размещения кустовых площадок; блок оптимизации размещения кустовых площадок, осуществляющий циклически повторяющийся до достижения параметра сходимости алгоритм глобальной и локальной оптимизации;• serially connected: block to determine the area of possible placement of the mouth relative to the bottom for all wells; block of bottomhole ranking by the number of zones of intersection of areas of possible wellhead location relative to face; block of formation of the primary variant of placement of cluster sites; a block for optimizing the placement of cluster pads, implementing a global and local optimization algorithm cyclically repeating until the convergence parameter is reached;

• и блок вывода результатов расчетов на экран монитора или средства печати. Дополнительно система может содержать следующие блоки:• and a block for displaying the results of calculations on a monitor or print media screen. Additionally, the system may contain the following blocks:

• блок выбора оптимального азимутального угла НДС и блок расслотирования скважин по линии НДС;• the block for selecting the optimal azimuth angle of the VAT and the block of well slots along the line of the VAT;

• блок расчета траектории скважин и блок оценки риска пересечения скважин.• well trajectory calculation unit and well crossing risk assessment unit.

При этом дополнительные блоки могут быть подключены как последовательно после блока оптимизации с выводом результатов в блок вывода, так и независимо друг от друга с отдельным выводом результатов в блок вывода. Данные блоки выполняют функционал, основанный на независимых расчетах и обеспечивающий получение дополнительных расчетных данных, характеризующих кустовые площадки.At the same time, additional blocks can be connected either sequentially after the optimization block with the output of results to the output block, or independently from each other with a separate output of the results into the output block. These blocks perform a functional based on independent calculations and provide additional calculation data characterizing cluster sites.

Блок ввода и блок вывода осуществляют взаимодействие компьютерно-реализуемой системы с оператором, и через проводные и/или беспроводные линии связи с внешними базами данных. Через блок ввода осуществляется ввод исходных данных, ТТО, топографических данных и т.д. Блок вывода осуществляет вывод данных в формате, удобном для восприятия оператором (например, в графическом, табличном формате), а также другие операции по выводу данных из компьютерно-реализуемой системы.The input unit and the output unit interact with the computer-implemented system with the operator, and through wired and / or wireless communication lines with external databases. Through the input block, input of the initial data, TTO, topographic data, etc. is carried out. The output unit performs data output in a format that is convenient for the operator to comprehend (for example, in a graphical, tabular format), as well as other operations for outputting data from a computer-implemented system.

Блок памяти компьютерно-реализуемой системы содержит топографические, геологические карты, а также сведения, направляемые для обработки в последовательно реализуемые блоки. Процессор, реализующий заявляемый способ, т.е. осуществляющий описанные новшества в виде исполняемых команд, координирует действия компонентов вычислительной системы.A memory block of a computer-implemented system contains topographic, geological maps, as well as information sent for processing into sequentially-implemented blocks. The processor that implements the inventive method, i.e. carrying out the described innovations in the form of executable commands, coordinates the actions of the components of the computing system.

В качестве компьютерно-реализуемой системы может быть использован персональный компьютер, например, с операционной системой Windows, содержащий центральный процессор, оперативное запоминающее устройство, накопитель на жестком диске (или блок памяти, или хранилище данных, или БД), клавиатуру, монитор, коммуникационные устройства для обеспечения работы с интернет ресурсами (сетевую карту и/или модем), а также выходное устройство (блок вывода данных/отображения обработанных данных, например, монитор, или монитор совместно с принтером). При этом известно, что процессор представляет собой электронный блок, либо интегральную схему (микропроцессор), исполняющую машинные инструкции (код программ) - главная часть аппаратного обеспечения. В зависимости от введенных в процессор машинных инструкций решается соответствующая задача. В заявляемом изобретении машинные инструкции изложены в виде функций, предписанных для исполнения соответствующими блоками обработки данных, а именно, обеспечивающие выполнение заданных алгоритмов оптимизации с учетом введенных ограничений и параметров обработки. Блоки обработки данных, а именно блок обработки исходных данных по координатам забоев скважин, и блок обработки исходных данных по техническим ограничениям траектории скважины, блок определения области возможного размещения устья относительно забоя для всех скважин; блок ранжирования забоев по количеству зон пересечения областей возможного размещения устьев скважин относительно забоя; блок формирования первичного варианта размещения кустовых площадок; блок оптимизации размещения кустовых площадок, осуществляющий циклически повторяющийся до достижения параметра сходимости алгоритм глобальной и локальной оптимизации, как правило, установлены в системном блоке, выполняющем машиноисполняемые инструкции.As a computer-implemented system, a personal computer can be used, for example, with the Windows operating system, which contains a central processor, random access memory, a hard disk drive (or a block of memory, or data storage, or a database), a keyboard, a monitor, and communication devices. to work with Internet resources (network card and / or modem), as well as an output device (data output / display unit for processed data, for example, a monitor, or a monitor together with a printer). It is known that the processor is an electronic unit, or an integrated circuit (microprocessor) that executes machine instructions (program code) - the main part of the hardware. Depending on the machine instructions entered into the processor, the corresponding problem is solved. In the claimed invention, the machine instructions are set forth in the form of functions prescribed for execution by the corresponding data processing units, namely, ensuring the execution of the specified optimization algorithms with regard to the constraints and processing parameters entered. The data processing units, in particular, the source data processing unit on the coordinates of the bottom holes, and the source data processing unit on the technical limitations of the well trajectory, the block for determining the area of the possible mouth location relative to the bottom for all wells; block of bottomhole ranking by the number of zones of intersection of areas of possible wellhead location relative to face; block of formation of the primary variant of placement of cluster sites; the block for optimizing the placement of cluster pads, implementing the global and local optimization algorithm cyclically repeating until the convergence parameter is reached, as a rule, are installed in the system block that executes machine-executable instructions.

Эта система может быть специально сконструированным устройством, таким как электронное устройство, или может содержать один или несколько компьютеров общего назначения, которые могут реагировать на команды для выполнения этапов, описанных в данной заявке. Для выполнения таких функцией несколько компьютеров могут объединять в сеть. Программные команды могут хранить на любом носителе считываемой компьютером информации, например, на магнитных или оптических дисках, картах, запоминающих устройствах и т.п.This system may be a specially designed device, such as an electronic device, or it may contain one or more general-purpose computers that can respond to commands for performing the steps described in this application. To perform these functions, several computers can network. Software commands can be stored on any media computer-readable information, for example, on magnetic or optical disks, cards, storage devices, etc.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Заявляемое изобретение поясняется графическими материалами, на которых представлены результаты реализации отдельных этапов заявляемого способа, в виде сгенерированных блоком вывода компьютерной системы изображений, представляемых на мониторе пользователя.The claimed invention is illustrated graphic materials, which presents the results of the implementation of the individual steps of the proposed method, in the form generated by the output unit of the computer system of the images presented on the user's monitor.

На фиг. 1 представлен пример сетки забоев скважин, построенной в системе географических координат. На данной сетке представлены забои как наклонно-направленных скважин (в виде точек), так и скважин с горизонтальным окончанием (в виде линий/отрезков).FIG. Figure 1 shows an example of a bottomhole grid built in a system of geographic coordinates. The grid shows both the downhole wells (in the form of points) and the wells with horizontal ends (in the form of lines / segments).

На фиг. 2 приведен участок топографической карты с теми же географическими координатами и нанесенными зонами ограничения размещения кустовых площадок (отмечены зоны запрета размещения кустовых площадок, например, водные объекты и водоохранные зоны; границы зон запрета расположены на расстоянии 50 м от водных объектов).FIG. Figure 2 shows a section of a topographic map with the same geographic coordinates and plotted areas restricting the placement of cluster sites (zones of prohibition of placement of cluster sites are marked, for example, water bodies and water protection zones; the limits of the ban zones are located 50 m from water bodies).

На фиг. 3 представлен пример реализации этапа А для одной горизонтальной скважины.FIG. 3 shows an example implementation of stage A for a single horizontal well.

На фиг. 4 приведен пример карты с первичным проектом размещения кустовых площадок, полученный в результате реализации этапа С заявляемого способа.FIG. 4 shows an example of a map with a primary project for locating cluster sites resulting from the implementation of stage C of the proposed method.

На фиг. 5-6 приведены примеры результатов глобальной и локальной оптимизации размещения кустовых площадок после первой итерации цикла.FIG. 5-6 shows examples of the results of global and local optimization of placement of cluster sites after the first iteration of the cycle.

На фиг. 7-8 приведены сравнительные изображения увеличенных фрагментов карты проекта с показательным переотнесением скважины от одной кустовой площадке к другой после очередного повторения цикла оптимизаций.FIG. 7-8 shows comparative images of enlarged fragments of the project map with an indicative re-assignment of a well from one well pad to another after the next iteration of the optimization cycle.

На фиг. 9 схематично представлен принцип определения коэффициента расхождения двух скважин как отношения расстояния между скважинами к сумме радиусов неопределенностей скважин.FIG. 9 schematically presents the principle of determining the divergence coefficient of two wells as the ratio of the distance between wells to the sum of the radii of uncertainties of the wells.

На фиг. 10 схематично показан пример визуализации результата расчета оптимального НДС кустовой площадки, в графической форме отражающий линию НДС.FIG. 10 schematically shows an example of visualization of the result of calculating the optimal VAT of a cluster pad, in graphical form reflecting the VAT line.

На фиг. 11-12 представлены варианты блок-схемы, отражающие возможные последовательности действий заявляемого способа, реализованная посредством заявляемой компьютерной системы.FIG. 11-12 presents variants of the flowchart, reflecting the possible sequence of actions of the proposed method, implemented through the inventive computer system.

На фиг. 13 в качестве примера схематично изображена траектория наклонно направленной скважины с условными обозначениями, характеризующими ключевые точки ствола скважины, участвующие в расчетах при кустовании, при этом позициями на чертеже обозначены:FIG. 13 as an example, a trajectory of an obliquely directed well is schematically depicted with the symbols characterizing the key points of the wellbore involved in the calculations during drilling, with the positions in the drawing denoted:

- 1 - устье скважины- 1 - wellhead

- 2 - точка начала первого набора кривизны- 2 - the point of the beginning of the first set of curvature

- 3 - точка начала тангенциального участка- 3 - the start point of the tangential segment

- 4 - точка начала второго набора кривизны- 4 - the start point of the second set of curvature

- 5 - точка входа в пласт (забой скважины)- 5 - point of entry into the reservoir (bottom hole)

- 6 - точка окончания скважины- 6 - well end point

- ΔMD1 - протяженность вертикального участка (между т. 1 и 2)- ΔMD1 - the length of the vertical section (between t. 1 and 2)

- ΔMD2 - протяженность участка первого набора кривизны по стволу (между т. 2 и 3)- ΔMD2 - the length of the area of the first set of curvature along the trunk (between so 2 and 3)

- ΔMD3 - протяженность тангенциального участка по стволу (между т.3 и 4)- ΔMD3 - the length of the tangential section along the trunk (between v.3 and 4)

- ΔMD4 - протяженность участка второго набора кривизны по стволу (между т. 4 и 5)- ΔMD4 - the length of the section of the second set of curvature along the trunk (between t. 4 and 5)

- ΔMD5 - протяженность зоны успокоения механических примесей пластовых флюидов (ЗУМПФ)- ΔMD5 - the length of the zone of sedation of mechanical impurities of formation fluids (ZUMPF)

- Z - глубина залегания пласта или расстояние от поверхности до цели скважины- Z - the depth of the reservoir or the distance from the surface to the target wells

- I1 - максимальный зенитный угол на участке стабилизации (тангенциальный участок)- I1 - maximum zenith angle at the stabilization section (tangential segment)

- I2 - максимальный зенитный угол на входе в пласт- I2 - maximum zenith angle at the entrance to the reservoir

На фиг. 14 приведен пример определения зон неопределенности траектории ствола скважины для оценки риска их пересечения.FIG. 14 shows an example of determining the zones of uncertainty of the trajectory of the wellbore to assess the risk of their intersection.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Для наилучшего понимания сущности заявляемого способа ниже представлен перечень определений и терминов, используемых в настоящем описании, а также краткое описание используемых алгоритмов и методов.For a better understanding of the essence of the proposed method, below is a list of definitions and terms used in the present description, as well as a brief description of the algorithms and methods used.

Наклонно-направленная скважина - скважина, имеющая сложный пространственный профиль, включающий в себя вертикальный верхний интервал, после которого следуют участки с заданными отклонениями от вертикали.Directional well - a well that has a complex spatial profile, which includes a vertical upper interval, followed by areas with specified deviations from the vertical.

Горизонтальная скважина - скважина с зенитным углом по стволу свыше 60 град, и с участком в продуктивном пласте протяженностью и профилем, определяемыми системой разработки и технологией бурения.A horizontal well is a well with a zenith angle in the well over 60 degrees, and with a section in the reservoir with a length and profile defined by the development system and drilling technology.

ГНО - глубинно-насосное оборудованиеGNO - deep well pumping equipment

Устье скважины - координаты пересечения траектории скважины с земной поверхностью.Wellhead - coordinates of the intersection of the trajectory of the well with the earth's surface.

Забой скважины - координаты точки в нефтегазоносном пласте, до которой должна быть пробурена скважины.Well bottom - coordinates of a point in an oil and gas bearing formation to which wells are to be drilled.

Кустовая площадка - в рамках настоящего изобретения - проект специальной площадки естественного или искусственного участка территории месторождения с расположенными на ней кустами скважин, а также технологическим оборудованием и эксплуатационными сооружениями, инженерными коммуникациямиBush site - in the framework of the present invention - a project of a special site for a natural or artificial site of a field with wells scrubs located on it, as well as technological equipment and facilities, engineering communications

Кустование - определение количества и координат размещения кустовых площадок на месторождении, распределение скважин между кустами соответствующих кустовых площадок.Crowing - determining the number and coordinates of the placement of cluster sites on the field, the distribution of wells between the bushes of the corresponding cluster sites.

MD (measured depth) - глубина проводки скважины или измеренная глубина по стволу скважиныMD (measured depth) - the depth of the wiring hole or the measured depth of the wellbore

Метод минимальной кривизны (minimum curvature method) - метод расчета участка траектории скважины, на котором происходит изменение параметров ее кривизны (изменение зенитного угла и угла по азимуту).The minimum curvature method (minimum curvature method) is a method for calculating a portion of a well trajectory where changes in its curvature parameters occur (change in zenith angle and angle in azimuth).

Метод Недлера-Мида - метод безусловной оптимизации функции от нескольких переменных, не использующий производную (градиентов) функции.The method of Nedlera-Mead is a method of unconditional optimization of a function of several variables that does not use the derivative (gradient) of a function.

НДС - направление движения станка на кустовой площадке.VAT - the direction of movement of the machine on the cluster pad.

Азимутальный угол НДС - угол между направлением на север и линией НДС с вершиной в точке с координатами устья первой скважины кустовой площадки.Azimuth angle of VAT - the angle between the direction to the north and the VAT line with the top at the point with the coordinates of the mouth of the first well pad.

Расслотирование скважин - процесс определения порядкового номера бурения скважины на кустовой площадке с учетом задаваемого расстояния между скважинамиWell billing - the process of determining the ordinal number of drilling a well on a well pad, taking into account the specified distance between wells

Соседняя скважина - любая скважина, находящаяся полностью или частично в пределах контрольного вертикального цилиндра определенного радиуса с центром на устье скважины, при этом радиус контрольного цилиндра равен расстоянию между проекциями точек устья и забоя скважины на горизонтальную плоскость.Neighboring well - any well that is fully or partially within the control vertical cylinder of a certain radius with the center at the wellhead, while the radius of the control cylinder is equal to the distance between the projections of the mouth and bottom points of the well on the horizontal plane.

Зона неопределенности - зона вероятного прохождения траектории скважины. Задается как % от текущей протяженности скважины (MD) с учетом вертикального участка.The zone of uncertainty is the zone of probable passage of the well trajectory. Set as a% of the current well length (MD), taking into account the vertical section.

Ниже представлено подробное описание изобретения, которое относится к различным вариантам его осуществления. Специалисту понятно, что нижеприведенное описание имеет широкую область применения, и описание осуществления настоящего изобретения носит исключительно пояснительный характер и не ограничивает объем притязаний, заявленных в формуле изобретения.Below is a detailed description of the invention, which relates to various variants of its implementation. The specialist it is clear that the following description has a wide range of applications, and the description of the implementation of the present invention is purely explanatory in nature and does not limit the scope of the claims stated in the claims.

Заявляемое техническое решение может быть реализовано в виде программного комплекса, решающего поставленную задачу создания проекта оптимального размещения кустовых площадок. При этом в качестве достигаемых в результате оптимизации параметров, характеризующих критерии оптимального размещения кустовых площадок, в каждом конкретном случае могут быть использованы, например, суммарная протяженность скважин по MD, суммарное количество кустовых площадок, максимальное количество скважин на кустовых площадках и т.д.The claimed technical solution can be implemented in the form of a software package that solves the task of creating a project for the optimal placement of cluster sites. At the same time, the total length of wells in MD, the total number of cluster sites, the maximum number of wells in the cluster sites, etc.

Заявляемое техническое решение в одном из вариантов его исполнения реализовано в программном комплексе интегрированного концептуального проектирования разработки и обустройства нефтяных месторождений. Данный программный комплекс может быть использован при разработке, добыче и обустройстве нефтяных месторождений и включает в себя решение задачи определения оптимального варианта кустования скважин (определение количества и координат размещения кустовых площадок на месторождении, распределение скважин между кустовыми площадками). Решение задачи по созданию проекта оптимального размещения кустовых площадок в заявляемом способе и системе осуществлялось посредством минимизации количества кустовых площадок и/или минимизации суммарной проходки для бурения скважин и/или минимизации суммарной стоимости строительства скважин, с учетом стоимости строительства и обустройства кустовых площадок. Компьютерная система содержит, по крайней мере, один процессор, обеспечивающий выполнение команд, поступающих из соответствующих блоков.The claimed technical solution in one of the variants of its execution is implemented in the software complex of the integrated conceptual design of the development and arrangement of oil fields. This software package can be used in the development, production and development of oil fields and includes solving the problem of determining the optimal well casting option (determining the number and coordinates of the location of cluster pads on the field, distribution of wells between cluster pads). The task of creating a project for optimal placement of cluster sites in the claimed method and system was accomplished by minimizing the number of cluster sites and / or minimizing the total penetration for drilling wells and / or minimizing the total cost of well construction, taking into account the cost of construction and arrangement of cluster sites. The computer system contains at least one processor that provides the execution of commands from the corresponding blocks.

В качестве исходных данных, которые вводят в компьютерную систему через блок ввода исходных данных, используют схему разработки месторождения с координатами забоев скважин, сетку забоев наклонно-направленных и горизонтальных скважин с данными о координатах по долготе, ширине, глубине (Фиг. 1). Все введенные данные сохраняют в блоке памяти, обеспечивающем возможность их оперативного направления в соответствующие блоки обработки.As a source data that is entered into the computer system through the input data input block, use is made of a field development scheme with downhole coordinates, a downhole grid of directional and horizontal wells with coordinate data on longitude, width, depth (Fig. 1). All entered data is stored in a memory unit, providing the possibility of their operational direction in the appropriate processing units.

Также в качестве данных, которые вводят для использования в блоке обработки исходных данных по техническим ограничениям траектории скважины, используют технические ограничения траектории скважины и настройки по размещению скважин на кустовой площадке. Пример таких исходных данных для наклонно-направленных скважин представлен в таблице 1:Also, as technical data, which is entered for use in the unit for processing initial data on technical limitations of the well trajectory, technical limitations of the well trajectory and settings for well placement on the well pad are used. An example of such source data for directional wells is presented in Table 1:

Figure 00000001
Figure 00000001

При проектировании кустования скважин могут быть учтены топографические ограничения или зоны запрета для размещения кустовых площадок (Фиг. 2). Эти данные в виде топографической карты также помещают в блок памяти. В блоке обработки исходных данных по координатам забоев скважин при наложении топографической карты на сетку забоев из области возможного проектирования и расчета исключают площади, ограничивающие водные объекты и водоохранные зоны.When designing well drilling, topographical restrictions or prohibition zones can be taken into account for the placement of well pads (Fig. 2). This data in the form of a topographic map is also placed in the memory block. In the block of processing initial data on the coordinates of the wells, when a topographic map is superimposed on the grid of faces, the areas limiting water bodies and water protection zones are excluded from the area of possible design and calculation.

На первом этапе проектирования, в блоке определения области возможного размещения устья относительно забоя для всех скважин, на основе соответствующих данных, полученных из блоков обработки исходных данных, определяют области возможного размещения устьев скважин, используя предварительно заданные с использованием топографической карты географические координаты забоев с использованием известных методик. Такие области представляют собой окружности для наклонно-направленных скважин с центром в точке, соответствующей проекции точки забоя на поверхность, и объединение двух окружностей для горизонтальных скважин с центрами в точках, соответствующих проекциям начала и конца горизонтального участка скважины. Пример области возможного размещения устьев скважин относительно забоя показан на фиг. 3. Таким образом, в результате данного шага формируют перечень забоев с координатами и соответствующих им областей возможного размещения устьев, также с координатами. Информация может быть представлена как в табличном виде, в качестве промежуточного отчета, так и в графическом виде, с использованием средств визуализации, и выведена на экран монитора с привязкой к реальной карте местности. Далее полученные данные направляют в блок ранжирования забоев по количеству зон пересечения областей возможного размещения устьев скважин относительно забоя, где сформированный перечень забоев сортируют, проводя ранжирование по количеству пересечений области возможного размещения устья каждой проектируемой скважины с областями возможного размещения устья других проектируемых скважин. При этом принимают, что максимальное количество пересечений обеспечивает максимальный ранг.Иными словами, максимальное значение при ранжировании присваивают забою, относительно области возможного размещения устья которого установлено наибольшее количество пересечений с аналогичными областями, соответствующими другим забоям. Наличие таких пересечений свидетельствует о потенциальной возможности отнесения скважин, имеющих пересекающиеся области размещения устья, к одной кустовой площадке. В случае получения одинакового количественного показателя для тех или иных забоев, дополнительно вычисляют площадь пересечений и ранжируют забои в порядке от наименьшей площади к наибольшей. Полученное дополнительное ранжирование учитывают в основном рейтинге забоев.At the first design stage, in the block for determining the location of the possible wellhead location relative to the bottomhole for all wells, based on the relevant data obtained from the initial data processing units, the areas for the possible wellhead location are determined using the geographic coordinates of the downhole predetermined using the topographic map using known techniques. Such areas are circles for directional wells with a center at the point corresponding to the projection of the bottomhole point on the surface, and the union of two circles for horizontal wells with centers at the points corresponding to the projections of the beginning and end of the horizontal section of the well. An example of the area of possible placement of the wellheads relative to the bottom is shown in FIG. 3. Thus, as a result of this step, a list of faces is formed with coordinates and the corresponding areas of possible placement of estuaries, also with coordinates. Information can be presented both in tabular form, as an interim report, and graphically, using visualization tools, and displayed on the monitor screen with reference to a real map of the area. Next, the data is sent to the bottomhole ranking unit by the number of zones of intersection of areas of possible wellhead location relative to the bottomhole, where the formed list of faces is sorted by ranking by the number of intersections of areas of possible placement of each projected well mouths with areas of possible placement of other designed wells. It is assumed that the maximum number of intersections provides the maximum rank. In other words, when ranking, the maximum value is assigned to a face, with respect to the area of possible placement of the mouth of which the maximum number of intersections with similar areas corresponding to other faces is established. The presence of such intersections indicates the potential possibility of assigning wells with intersecting areas of the mouth to one well pad. In the case of obtaining the same quantitative index for various faces, the area of intersections is additionally calculated and the faces are ranked in order from the smallest area to the largest. The resulting additional ranking is taken into account in the main face rating.

По окончании определения областей возможного размещения устьев относительно забоев для всех скважин в блоке формирования первичного варианта размещения кустовых площадок проектируют расстановку кустовых площадок на месторождении в первом приближении, основным условием которого является отнесение каждой скважины (забоя) к кустовой площадке. При этом первую кустовую площадку формируют следующим образом: включают в нее скважину с наименьшим по результатам ранжирования значением в ранжированном списке, а также скважины, области возможного размещения устьев которых пересекают область возможного размещения устья скважины с наименьшим рангом. Каждую следующую кустовую площадку формируют аналогичным образом из скважин с ранжированными забоями, не вошедшими в ранее сформированные кустовые площадки. На фиг. 4 представлен вариант такого предварительного проектирования размещения кустовых площадок на месторождении (суммарный MD=2313508 м). Представленный вариант может быть отображен через блок вывода на экране монитора в привязке к карте местности для полноты визуализации. Также, отраженная таким образом графическая информация может быть представлена в виде промежуточного отчета - таблицы, содержащей информацию о каждом забое, его координатах, соответствующем устье, его области размещения с координатами, первичной привязке к определенной кустовой площадке в соответствии с описанным выше этапом. Наиболее информативным на данном этапе является значение MD, определяемый как для скважин, вошедших в одну кустовую площадку, так и для всех кустовых площадок месторождения.At the end of the determination of areas of possible placement of the mouths with respect to the bottom holes for all wells in the block forming the primary variant of placement of the pad sites, the placement of the pad sites on the field in the first approximation is designed, the main condition of which is the assignment of each well to the cluster pad. In this case, the first cluster pad is formed as follows: a well is included in it with the lowest ranking value in the ranked list, as well as wells, the areas of possible placement of their mouths cross the area of possible placement of the wellhead with the lowest rank. Each next well pad is formed in a similar way from wells with ranked faces that are not included in previously formed well sites. FIG. 4 shows a variant of such a preliminary design for locating cluster sites at the field (total MD = 2313508 m). The presented option can be displayed through the output unit on the monitor screen in relation to the terrain map for completeness of visualization. Also, the graphical information reflected in this way can be presented in the form of an intermediate report - a table containing information about each face, its coordinates, corresponding to the mouth, its location area with coordinates, primary binding to a particular cluster site in accordance with the step described above. The most informative at this stage is the value of MD, which is determined both for the wells that are included in one well pad and for all the well pad of the field.

После определения первого приближения по расстановке кустовых площадок полученные данные направляют в блок оптимизации размещения кустовых площадок, где последовательно выполняют глобальную и локальную оптимизации такого размещения кустовых площадок. Последовательность глобальной и локальной оптимизации выполняют циклично с вычислением целевого показателя на каждой итерации (цикле). В результате получают проектное расположение кустовых площадок с наилучшим целевым показателем. При этом в качестве такого целевого показателя могут быть использованы как по отдельности, так и в любой совокупностиAfter determining the first approximation in the arrangement of the cluster plots, the obtained data is sent to a block for optimizing the placement of cluster pads, where global and local optimization of such an arrangement of cluster pads is consistently performed. The sequence of global and local optimization is performed cyclically with the calculation of the target indicator at each iteration (cycle). The result is the design location of cluster sites with the best target. Moreover, as such a target indicator can be used both individually and in any combination

- суммарное значение MD для всех скважин кустовой площадки;- total MD value for all wells in the well pad;

- суммарное значение затрат на бурение скважин, строительство и обустройство для каждой кустовой площадки (САРЕХбурение).- the total value of the cost of drilling, construction and arrangement for each well pad (SARAHBurenie).

На Фиг. 5-6 показаны результаты итераций глобальной и локальной оптимизации. После получения устойчивого решения, когда дальнейшая оптимизация не приводит к улучшению результата (в примере - уменьшение суммарного MD или уменьшение количества кустовых площадок), процесс оптимизации прекращают. Расчет кустования считают законченным.FIG. Figures 5-6 show the results of global and local optimization iterations. After obtaining a sustainable solution, when further optimization does not lead to an improvement in the result (in the example, a decrease in total MD or a decrease in the number of cluster sites), the optimization process is stopped. Calculation of the call is considered complete.

При этом при глобальной оптимизации по каждой оптимизируемой скважине определяют возможность отнесения ее к другой кустовой площадке, а при локальной оптимизации определяют возможность изменения первоначального положения центра каждой кустовой площадки с определением его координат.In this case, with global optimization, for each optimized well, the possibility of assigning it to another well site is determined, and with local optimization, the possibility of changing the initial position of the center of each well site with determining its coordinates is determined.

При глобальной оптимизации каждую скважину последовательно присваивают каждой следующей кустовой площадке и вычисляют суммарное значение MD для каждой из кустовых площадок и сравнивают полученное MD с первоначальным. Или, если в качестве основного критерия используют значение суммарных затрат на бурение скважин, строительство и обустройство для каждой кустовой площадки (САРЕХбурение), то при присваивании скважины каждой кустовой площадке в процессе перебора вычисляют значение САРЕХбурение и сравнивают его с первоначальным. Так, выявляют наименьшее значение выбранного критерия, после чего оптимизируемую скважину идентифицируют относительно той кустовой площадки, где установлено такое наименьшее значение критерия MD или САРЕХбурение.In the global optimization, each well is successively assigned to each next cluster pad and the total MD value is calculated for each cluster pad and the resulting MD is compared with the original one. Or, if the main criterion is the value of the total cost of drilling wells, construction and arrangement for each cluster pad (CASEHD drilling), then when assigning a well to each cluster pad in the brute force process, the CASEHBurening value is calculated and compared with the original. Thus, the smallest value of the selected criterion is detected, after which the optimized well is identified with respect to the well pad where the smallest value of the MD criterion or CAPAChburning is established.

Этап локальной оптимизации обеспечивает определение возможности смещения первоначального положения центра каждой кустовой площадки с определением его координат с целью достижения наилучшего значения целевого показателя. По каждой кустовой площадке центр ее смещают на север, запад, юг и восток на одно и тоже расстояние. Для каждой из полученных точек вычисляют значение целевого показателя и сравнивают с исходным, до смещения. В результате получения наилучшего целевого показателя, центр кустовой площадки смещают в ту точку, относительно которой и получено такое значение.The stage of local optimization provides the determination of the possibility of displacing the initial position of the center of each cluster pad with the determination of its coordinates in order to achieve the best value of the target indicator. For each cluster pad, its center is shifted to the north, west, south and east by the same distance. For each of the points obtained, the value of the target indicator is calculated and compared with the initial one, before displacement. As a result of obtaining the best target, the center of the cluster pad is shifted to the point relative to which this value was obtained.

Как отмечалось ранее, на фиг. 5-6 приведены результаты первой итерации глобальной и локальной оптимизаций, проведенных с вычислением MD. В силу представления результатов итерации в виде мелкомасштабной карты, предоставление результатов дальнейших итераций в аналогичном виде представляется неинформативным. Переотнесение отдельных скважин от одной кустовой площадки к другой в результате оптимизации хорошо просматривается на фиг. 7-8.As previously noted, in FIG. Figures 5-6 show the results of the first iteration of the global and local optimizations carried out with the MD calculation. Due to the presentation of the results of the iteration in the form of a small-scale map, the presentation of the results of further iterations in a similar form is not informative. The re-assignment of individual wells from one well pad to another as a result of optimization is clearly visible in FIG. 7-8.

Дальнейшие повторы циклов дали следующие результаты, приведенные в таблице 2:Further repetitions of cycles gave the following results, shown in Table 2:

Figure 00000002
Figure 00000002

Таким образом, в результате трех итераций (повторов цикла) достигнуто значение целевого показателя (в данном случае, MD=2236900 м), которое удовлетворило требованиям сходимости расчета. Проект размещения кустовых площадок, соответствующий расчету после 3-ей итерации, принят в качестве оптимального.Thus, as a result of three iterations (cycle iterations), the target value (in this case, MD = 2236900 m) was reached, which met the requirements of the convergence of the calculation. The project of locating cluster sites, corresponding to the calculation after the 3rd iteration, was adopted as the best.

Заявляемый способ также позволяет оценить риск пересечения скважин, как вновь проектируемых, так и проектируемых в сочетании с существующей скважиной. Такую оценку проводят для пар соседних скважин каждой кустовой площадки. Для этого в блоке оптимизации подключают блок расчета траектории скважин и оценки риска пересечения скважин, где определяют зону неопределенности положения каждой скважины, принадлежащей соответствующей кустовой площадке. Как правило, зона неопределенности определяется для каждой точки оси ствола скважины и зависит от соответствующего этой точке MD, при этом радиус неопределенности составляет 1,5-3% от MD. В итоге, для каждой скважины формируют коническую, расходящуюся от устья к забою, поверхность, которая формирует и ограничивает зону неопределенности скважины. Затем для этих двух соседних скважин определяют минимальное расстояние между их стволами, фиксируя при этом значение глубины и координаты точки, относительно которой возможно достижение такого минимального расстояния. На этом глубинном уровне вычисляют проектный коэффициент расхождения зон неопределенности как отношение минимального расстояния между стволами двух соседних скважин к сумме радиусов неопределенности стволов соседних скважины, вычисленных для точек осей стволов скважин, относительно которых определено такое минимальное расстояние. Полученный коэффициент сравнивают с заданным значением и по превышению проектного коэффициента над заданным значением судят о наличии качественного риска пересечения скважин. Описанные действия по определению риска пересечения скважин выполняют для каждого шага глобальной и локальной оптимизации при проектировании кустовых площадок.The inventive method also allows to assess the risk of intersection of wells, both newly designed and designed in combination with an existing well. This assessment is carried out for a pair of neighboring wells of each well pad. To do this, in the optimization block, a well trajectory calculation block and a well crossing risk assessment are connected, where the position uncertainty zone of each well belonging to the corresponding well pad is determined. As a rule, the zone of uncertainty is determined for each point of the axis of the wellbore and depends on the MD corresponding to this point, and the radius of uncertainty is 1.5–3% of MD. As a result, for each well they form a conical surface diverging from the mouth to the bottom, which forms and limits the zone of uncertainty of the well. Then for these two neighboring wells determine the minimum distance between their trunks, while fixing the value of the depth and coordinates of the point relative to which it is possible to achieve such a minimum distance. At this depth level, the design uncertainty difference factor is calculated as the ratio of the minimum distance between the trunks of two neighboring wells to the sum of the radii of uncertainty of the neighboring wells, calculated for the points of the axes of the wellbores, relative to which the minimum distance is determined. The resulting coefficient is compared with a given value and by exceeding the design coefficient over a given value, it is judged that there is a qualitative risk of crossing wells. The described steps to determine the risk of intersection of wells are performed for each step of global and local optimization in the design of cluster sites.

Также, при разработке месторождения, на котором присутствует хотя бы одна пробуренная ранее скважина, может быть проведена оценка риска пересечения вновь проектируемых скважин с существующей. Заявляемый способ также позволяет оценить такой риск с использованием аналогичной последовательности действий, как при оценке риска пересечения проектируемых скважин. При этом также вычисляют зону неопределенности проектируемой скважины, строят «конус неопределенности», определяют минимальное расстояние между стволами существующей и проектируемой скважин и вычисляют проектный коэффициент расхождения зоны неопределенности как отношение минимального расстояния между стволами существующей и проектируемой скважин к радиусу неопределенности проектируемой скважины, вычисленному для точки оси ствола проектируемой скважины, относительно которой определено такое минимальное расстояние. В результате сравнения проектного коэффициента с заданным судят о наличии качественного риска пересечения скважин. Описанная последовательность действий также, в случае необходимости, выполняется при проведении каждого шага глобальной и локальной оптимизаций, что позволяет на каждом итерационном шаге получать полноценную информацию не только о значении целевого показателя, но и иметь дополнительные сведения о проектируемых скважинах, которые могут повлиять на дальнейшее проектирование.Also, in the development of a field in which there is at least one previously drilled well, the risk of crossing the newly designed wells with the existing one may be assessed. The inventive method also allows you to assess this risk using a similar sequence of actions as when assessing the risk of crossing the projected wells. It also calculates the uncertainty zone of the projected well, builds a “cone of uncertainty”, determines the minimum distance between the trunks of an existing and projected well, and calculates the design coefficient of divergence of the uncertainty zone as the ratio of the minimum distance between the trunks of the existing and projected well to the uncertainty radius of the projected well calculated for the axis of the projected well bore for which such a minimum distance is determined. As a result of the comparison of the design coefficient with the given one, it is judged that there is a qualitative risk of crossing the wells. The described sequence of actions is also performed, if necessary, during each step of global and local optimizations, which allows to get full information at each iteration step not only about the value of the target indicator, but also to have additional information about the projected wells that may affect further design .

На фиг. 11 представлен пример результата определения зоны неопределенности положения ствола скважины в пространстве. После определения зоны неопределенности для каждой скважины выполняют оценку риска пересечения скважин с использованием коэффициента расхождения. В примере по результатам расчетов было выявлено 10 пар скважин, у которых коэффициент расхождения составил менее 1,5. После внесения изменений в траектории скважин (изменение глубины вертикального участка и изменения угла наклона участка стабилизации) и изменения порядка бурения скважин коэффициент расхождения для всех скважин составлял более 1,5, что означает отсутствие риска по пересечению.FIG. 11 shows an example of the result of determining the zone of uncertainty of the position of a well bore in space. After determining the zone of uncertainty for each well, a risk of crossing the wells is performed using the variance factor. In the example, according to the results of the calculations, 10 pairs of wells were identified, in which the divergence coefficient was less than 1.5. After making changes in the trajectories of the wells (changing the depth of the vertical section and changing the angle of inclination of the stabilization section) and changing the order of drilling wells, the divergence coefficient for all wells was more than 1.5, which means there is no risk of intersection.

С этой же целью, для формирования полной картины при проектировании кустовых площадок может быть определено оптимальное направление движения станка (НДС) на кустовой площадке, основанное на переборе значений азимутального угла наклона проектируемой линии НДС. Данное решение также может быть выполнено в процессе оптимизации, для чего в блоке оптимизации подключают блоки выбора оптимального азимутального угла НДС и расслотирования скважин по линии НДС. Шаг для перебора выбирают произвольный, от 5 до 40°. Так для каждого значения азимутального угла линии НДС проводят расслотирование скважин кустовой площадки. Для каждой скважины вычисляют значение угла между линией НДС и направлением от устья к забою скважины, после чего вычисляют среднее значение этого угла для всех скважин кустовой площадки. Проведя расчеты для всех значений азимутальных углов линии НДС, определяют наиболее близкое к 90° среднее значение угла между линией НДС и направлением от устья к забою скважины. Данное значение характеризуется максимальной близостью к перпендикулярному направлению проведения скважин. Известно, что наиболее безопасной является проводка скважин в случае, если забои скважин направлены примерно под прямым углом к направлению движения станка. Наибольшая опасность пересечения стволов возникает при бурении скважин, забои которых направлены в сторону движения станка. Поэтому при определении оптимального направления движения станка (НДС) на кустовой площадке, придерживаются того, чтобы в направлении движения станка располагалось минимальное число проектных забоев скважин.With the same purpose, to form a complete picture when designing cluster sites, the optimum direction of movement of the machine (VAT) on the cluster pad can be determined, based on the enumeration of the values of the azimuth angle of inclination of the designed VAT line. This solution can also be implemented in the process of optimization, for which, in the optimization block, blocks of the choice of the optimal azimuth angle of the VAT and the slots of the wells along the VAT line are connected. The step for the search is chosen arbitrary, from 5 to 40 °. So, for each value of the azimuth angle of the VAT line, the slots of wells of the well pad are conducted. For each well, calculate the angle between the VAT line and the direction from the wellhead to the bottom of the well, and then calculate the average value of this angle for all wells in the well pad. After carrying out calculations for all values of the azimuthal angles of the VAT line, determine the average value of the angle between the VAT line and the direction from the mouth to the bottom of the well closest to 90 °. This value is characterized by the maximum proximity to the perpendicular direction of the wells. It is known that the most secure is the posting of wells in case the bottom holes are directed approximately at a right angle to the direction of movement of the machine. The greatest danger of crossing the trunks occurs when drilling wells, whose faces are directed in the direction of movement of the machine. Therefore, when determining the optimal direction of movement of the machine (VAT) at the well site, it is necessary to keep the minimum number of design holes in the direction of movement of the machine.

На фигуре 12 представлен пример расчета оптимального направления движения станка (НДС) на кустовой площадке. При этом полученное среднее значение угла между линией НДС и направлением от устья к забою скважины составляет 72 град., определено для значения азимутального угла НДС 242 град.The figure 12 presents an example of calculating the optimal direction of movement of the machine (VAT) on the cluster pad. The average angle between the VAT line and the direction from the wellhead to the bottom of the well is 72 degrees, determined for the azimuth angle of the VAT 242 degrees.

Таким образом, в результате применения заявляемого изобретения стало возможным проектировать оптимальное расположение кустовых площадок на месторождении с учетом топографических и геологических ограничений, параметров строительства скважин.Thus, as a result of the application of the claimed invention, it became possible to design the optimal location of cluster pads on the field, taking into account topographic and geological constraints, parameters of well construction.

При проведении операций заявляемого способа использован метод безусловной оптимизации функции от нескольких переменных.When conducting operations of the proposed method, the method of unconditional optimization of a function of several variables is used.

Вышеприведенное описание предназначено для пояснения сущности заявляемого изобретения. Настоящее изобретение может подвергаться различным изменениям и модификациям, понятным специалисту. Такие изменения не ограничивают объем притязаний. Например, могут изменяться типы целевых показателей, может изменяться критерий сходимости расчета, объем исходных данных для проведения расчетов, абсолютные значения заранее заданных параметров и т.д. Способ не ограничен каким-либо количеством анализируемых забоев, количеством скважин или кустовых площадок.The above description is intended to clarify the essence of the claimed invention. The present invention may undergo various changes and modifications understood by a person skilled in the art. Such changes do not limit the scope of claims. For example, the types of targets can change, the criterion of calculation convergence, the amount of input data for carrying out calculations, the absolute values of predetermined parameters, etc. can change. The method is not limited to any number of analyzed faces, the number of wells or cluster sites.

Claims (39)

1. Способ проектирования размещения кустовых площадок на месторождении с использованием компьютерной системы, включающий следующие этапы:1. The method of designing the placement of cluster sites on the field using a computer system, comprising the following steps: A) определение области возможного размещения устьев проектируемых скважин месторождения относительно их забоев на основе исходных данных;A) determining the area of possible placement of the projected wellheads of the field relative to their bottom-holes based on the source data; B) ранжирование забоев скважин по количеству пересечений области возможного размещения устья каждой скважины с областями возможного размещения устья других скважин - от худших, характеризующихся наименьшим количеством пересечений, к лучшим, характеризующимся наибольшим количеством пересечений, при этом для забоев с рангом, обеспеченным равным количеством пересечений, их дополнительно ранжируют по суммарной площади пересечений от наименьшей к наибольшей;B) ranking of bottom holes by the number of intersections of the area of possible placement of the mouth of each well with areas of possible placement of other wells - from the worst, characterized by the smallest number of intersections, to the best, characterized by the largest number of intersections, while for the bottom with a rank provided with an equal number of intersections, they are additionally ranked by the total area of intersections from the smallest to the largest; C) формирование первичного проекта размещения кустовых площадок посредством объединения групп скважин в кустовые площадки по итогам ранжирования забоев скважин, при этом к первой кустовой площадке относят скважину с худшим по результатам ранжирования рангом, а также скважины, области возможного размещения устьев которых пересекают область возможного размещения устья скважины с худшим рангом, при этом каждую последующую кустовую площадку формируют аналогичным образом из скважин с ранжированными забоями, не вошедшими в ранее сформированные кустовые площадки;C) the formation of a primary project for locating cluster pads by combining groups of wells into cluster pads based on the results of the bottomhole ranking, while the first cluster pad includes the well with the worst ranking ranking results, as well as wells whose areas of possible mouths cross wells with the worst rank, with each subsequent well pad being formed in a similar way from wells with ranked faces that were not previously formed TED pads; D) определение значения целевого показателя для каждой кустовой площадки;D) determining the target value for each cluster site; F) оптимизация сформированного на этапе С проекта размещения кустовых площадок с использованием циклического повторения последовательно выполняемых шагов глобальной и локальной оптимизаций до достижения предварительно заданного параметра сходимости результатов расчетов размещения кустовых площадок,F) optimization of the project for locating cluster sites formed at stage C using cyclic repetition of successively performed global and local optimization steps until a predetermined convergence parameter is reached for the results of calculations of placement of cluster sites, для чегоfor what - при глобальной оптимизации по каждой оптимизируемой скважине определяют возможность отнесения ее к другой кустовой площадке посредством перебора всех сформированных на этапе С кустовых площадок и вычислением для каждой кустовой площадки целевого показателя с учетом оптимизируемой скважины и при получении соответствующего значения целевого показателя меньшего, чем определенное на этапе D, оптимизируемую скважину присваивают кустовой площадке, относительно которой установлено такое наименьшее значение;- at global optimization for each optimized well, determine the possibility of assigning it to another well site by iterating through all the well sites created at stage C and calculating the target indicator for each well site taking into account the optimized well and upon receiving the corresponding value of the target smaller than that determined D, an optimized well is assigned to a well pad, relative to which the lowest value is set; - при локальной оптимизации для каждой кустовой площадки определяют возможность изменения первоначального положения центра каждой кустовой площадки с определением его координат, для чего выполняют последовательное смещение центра кустовой площадки в плоскости по взаимно перпендикулярным направлениям с вычислением целевого показателя, и при получении соответствующего значения целевого показателя меньшего, чем первоначальное, определенное на этапе D, центру кустовой площадки присваивают новые координаты, относительно которых установлено такое наименьшее значение;- when local optimization for each cluster pad determines the possibility of changing the initial position of the center of each cluster pad with determining its coordinates, for which they perform a sequential displacement of the center of the cluster pad in a plane along mutually perpendicular directions with calculation of the target indicator, and upon receipt of the corresponding value of the target indicator smaller, than the original, determined in stage D, assign new coordinates to the center of the cluster pad, for which claimed is the smallest value; G) отображение на топографической карте проекта размещения сформированных кустовых площадок с координатами устьев скважин и центров кустовых площадок и присвоенными значениями целевого показателя по результатам оптимизации, проведенной на этапе F.G) display on the topographic map of the project for locating formed cluster pads with the coordinates of the wellheads and pivot centers and the assigned values of the target indicator based on the results of the optimization carried out at stage F. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве целевого показателя используют значение суммарной глубины проходки всех скважин (MD) каждой кустовой площадки и/или суммарных затрат на бурение скважин, строительство и обустройство для каждой кустовой площадки (САРЕХбурение).2. The method according to p. 1, characterized in that as the target indicator using the value of the total depth of penetration of all wells (MD) of each well pad and / or total costs for drilling wells, construction and construction for each well pad (CAPE drilling). 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что локальную оптимизацию выполняют с использованием алгоритма Недлера-Мида, при этом последовательное смещение центра кустовой площадки по четырем взаимно перпендикулярным направлениям выполняют с шагом от 10 до 500 м.3. The method according to p. 1, characterized in that the local optimization is performed using the algorithm of Nedler-Meade, while the sequential displacement of the center of the cluster pad in four mutually perpendicular directions is performed in increments of 10 to 500 m. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве заранее заданного параметра сходимости результатов расчетов размещения кустовых площадок используют значение целевого показателя для минимального количества кустовых площадок на месторождении.4. The method according to p. 1, characterized in that as a predetermined parameter of convergence of the results of calculations of placement of cluster sites use the value of the target for the minimum number of cluster sites on the field. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на этапе F дополнительно проводят качественную оценку риска пересечения скважин, для чего5. The method according to p. 1, characterized in that at stage F additionally carry out a qualitative assessment of the risk of crossing wells, for which - определяют зону неопределенности положения каждой скважины, принадлежащей соответствующей кустовой площадке, посредством вычисления радиуса неопределенности ствола скважины, который выбирают в диапазоне 1,5-3% от MD, определенной для каждой точки оси ствола скважины;- determine the zone of uncertainty of the position of each well belonging to the corresponding well site, by calculating the radius of uncertainty of the wellbore, which is chosen in the range of 1.5-3% from MD, determined for each point of the axis of the wellbore; - для каждой пары соседних скважин определяют минимальное расстояние между их стволами;- for each pair of neighboring wells determine the minimum distance between their trunks; - вычисляют проектный коэффициент расхождения зон неопределенности как отношение минимального расстояния между стволами двух соседних скважин к сумме радиусов неопределенности стволов соседних скважин, вычисленных для точек осей стволов скважин, относительно которых определено такое минимальное расстояние;- calculate the design coefficient of divergence of uncertainty zones as the ratio of the minimum distance between the trunks of two neighboring wells to the sum of the radii of uncertainty of the trunks of neighboring wells, calculated for points of the axes of the boreholes, relative to which the minimum distance is determined; - сравнивают проектный коэффициент расхождения с заданным и по превышению проектного коэффициента над заданным судят о наличии качественного риска пересечения скважин.- compare the design ratio of the discrepancy with the set and by exceeding the design factor over the set is judged on the presence of qualitative risk of crossing wells. 6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что его реализуют для горизонтальных и/или наклонно-направленных типов скважин.6. The method according to p. 1, characterized in that it is implemented for horizontal and / or directional types of wells. 7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на этапе F дополнительно выполняют качественную оценку риска пересечения существующей скважины с проектируемой скважиной отдельной кустовой площадки, при этом7. The method according to p. 1, characterized in that at step F additionally perform a qualitative assessment of the risk of crossing the existing well with the projected well of a separate well pad, while - определяют зону неопределенности положения проектируемой скважины посредством вычисления радиуса неопределенности ствола скважины, который выбирают в диапазоне 1,5-3% от MD, определенной для каждой точки оси ствола скважины;- determine the zone of uncertainty of the position of the projected well by calculating the radius of uncertainty of the wellbore, which is chosen in the range of 1.5-3% of MD, defined for each point of the axis of the wellbore; - определяют минимальное расстояние между стволами существующей и проектируемой скважин;- determine the minimum distance between the trunks of existing and projected wells; - вычисляют проектный коэффициент расхождения зоны неопределенности как отношение минимального расстояния между стволами существующей и проектируемой скважин к радиусу неопределенности проектируемой скважины, вычисленному для точки оси ствола проектируемой скважины, относительно которой определено такое минимальное расстояние;- calculate the design coefficient of divergence of the uncertainty zone as the ratio of the minimum distance between the trunks of the existing and projected wells to the radius of uncertainty of the projected well, calculated for the point of the axis of the shaft of the projected well, relative to which the minimum distance is determined; - сравнивают проектный коэффициент расхождения с заданным и по превышению проектного коэффициента над заданным судят о наличии качественного риска пересечения скважин.- compare the design ratio of the discrepancy with the set and by exceeding the design factor over the set is judged on the presence of qualitative risk of crossing wells. 8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно, после проведения оптимизации на этапе F, определяют оптимальное направление движения станка (НДС) на каждой спроектированной кустовой площадке по значению угла наклона линии НДС, для чего8. The method according to claim 1, characterized in that, additionally, after carrying out the optimization in step F, determine the optimal direction of movement of the machine (VAT) on each designed cluster pad by the value of the angle of inclination of the VAT line, for which - выполняют перебор значений азимутального угла НДС от северного направления с шагом от 5 до 40°, при этом для каждого значения азимутального угла НДС выполняют расслотирование скважин кустовой площадки, для каждой скважины определяют значение угла между линией НДС и направлением от устья к забою скважины, после чего вычисляют среднее значение этого угла для всех скважин кустовой площадки,- perform the enumeration of the values of the azimuth angle of the VAT from the north direction in increments of 5 to 40 °, while for each value of the azimuthal angle of the VAT perform the dissemination of wells of the well pad, for each well determine the angle between the VAT line and the direction from the mouth to the bottom of the well, after which calculates the average value of this angle for all wells in the well pad, - в качестве оптимального выбирают то значение азимутального угла НДС, относительно которого среднее значение углов между линией НДС и направлением от устья к забою скважины максимально близко к 90°.- the optimal value is the value of the azimuth angle of the VAT, relative to which the average value of the angles between the line of VAT and the direction from the mouth to the bottom of the well as close as possible to 90 °. 9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве исходных данных используют координаты забоев и технические ограничения по конструкции скважин.9. The method according to p. 1, characterized in that as the source data using the coordinates of the faces and technical limitations on the design of wells. 10. Компьютерная система, реализующая способ по п. 1, включающая процессор, обеспечивающий выполнение команд из соответствующих блоков:10. A computer system that implements the method according to claim 1, comprising a processor that provides execution of commands from the corresponding blocks: • блок ввода исходных данных;• input data input unit; • блок обработки исходных данных по координатам забоев скважин;• block of processing the initial data on the coordinates of the bottom holes; • блок обработки исходных данных по техническим ограничениям траектории скважины;• block for processing initial data on technical limitations of the well trajectory; • блок определения области возможного размещения устья относительно забоя для всех скважин;• block for determining the area of possible placement of the mouth relative to the bottom for all wells; • блок ранжирования забоев по количеству зон пересечения областей возможного размещения устьев скважин относительно забоя;• Block of bottomhole ranking by the number of zones of intersection of areas of possible wellhead location relative to bottomhole; • блок формирования первичного варианта размещения кустовых площадок;• block of formation of the primary variant of placement of cluster sites; • блок оптимизации размещения кустовых площадок (глобальная и локальная оптимизация),• unit for optimization of placement of cluster sites (global and local optimization), • блок вывода результатов расчетов на экран монитора или средства печати.• a block for displaying the results of calculations on a monitor or print media screen. 11. Компьютерная система по п. 10, дополнительно включающая блок выбора оптимального азимутального угла НДС и блок расслотирования скважин по линии НДС, последовательно соединенные между собой и с блоком оптимизации размещения кустовых площадок.11. The computer system of clause 10, further comprising a block for selecting the optimal azimuth angle of the VAT and a block of well slots along the VAT line, successively interconnected with each other and with the block for optimizing the placement of cluster sites. 12. Компьютерная система по п. 10, дополнительно включающая блок расчета траектории скважин и блок оценки риска пересечения скважин, последовательно соединенные между собой и с блоком оптимизации размещения кустовых площадок или с блоком расслотирования скважин по линии НДС.12. The computer system of clause 10, further comprising a well trajectory calculation unit and a well crossing risk assessment unit, connected in series with each other and with a unit for optimizing the placement of well pads or with a block of well slots along the VAT line.
RU2017138538A 2017-11-07 2017-11-07 Method and computer system for designing location of cluster sites in deposits RU2685005C1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017138538A RU2685005C1 (en) 2017-11-07 2017-11-07 Method and computer system for designing location of cluster sites in deposits
PCT/RU2018/050138 WO2019093927A1 (en) 2017-11-07 2018-11-07 Method and computer system for planning the placement of multiwell pads in a reservoir

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017138538A RU2685005C1 (en) 2017-11-07 2017-11-07 Method and computer system for designing location of cluster sites in deposits

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2685005C1 true RU2685005C1 (en) 2019-04-16

Family

ID=66168510

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017138538A RU2685005C1 (en) 2017-11-07 2017-11-07 Method and computer system for designing location of cluster sites in deposits

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2685005C1 (en)
WO (1) WO2019093927A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2719803C1 (en) * 2019-07-18 2020-04-23 Эдуард Алексеевич Рыбалов Method of creating hazard maps/fields for oil and/or gas deposits, hazardous production facilities of well stock oil and gas production complex by wells in conservation and/or liquidation

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111523171B (en) * 2020-04-30 2023-07-25 西安石油大学 Method for optimizing wellhead position of radial well type geothermal well
CN115596419B (en) * 2021-07-07 2024-05-14 中国石油天然气股份有限公司 Method for designing borehole track and horizontal well thereof
CN114331752B (en) * 2022-01-06 2024-04-09 西南石油大学 Wellbore trajectory optimization and risk prevention method

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7460957B2 (en) * 2004-12-14 2008-12-02 Schlumberger Technology Corporation Geometrical optimization of multi-well trajectories
RU156968U1 (en) * 2015-04-22 2015-11-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "Санкт-Петербургская электротехническая компания" DEVELOPMENT OF AUTOMATIC SOFTWARE CONTROL FOR GROUND EQUIPMENT OF THE BUSH SPACE OF THE OIL AND GAS DEPOSIT
RU2015149329A (en) * 2013-06-21 2017-05-22 Лэндмарк Графикс Корпорейшн SYSTEMS AND METHODS FOR DISPLAYING WELLS AND THEIR RELATED STATUS ON THE ELECTRONIC MAP

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10060245B2 (en) * 2009-01-09 2018-08-28 Halliburton Energy Services, Inc. Systems and methods for planning well locations with dynamic production criteria
EP2389152A4 (en) * 2009-01-20 2016-05-11 Univ Northeastern Multi-user smartglove for virtual environment-based rehabilitation

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7460957B2 (en) * 2004-12-14 2008-12-02 Schlumberger Technology Corporation Geometrical optimization of multi-well trajectories
RU2015149329A (en) * 2013-06-21 2017-05-22 Лэндмарк Графикс Корпорейшн SYSTEMS AND METHODS FOR DISPLAYING WELLS AND THEIR RELATED STATUS ON THE ELECTRONIC MAP
RU156968U1 (en) * 2015-04-22 2015-11-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "Санкт-Петербургская электротехническая компания" DEVELOPMENT OF AUTOMATIC SOFTWARE CONTROL FOR GROUND EQUIPMENT OF THE BUSH SPACE OF THE OIL AND GAS DEPOSIT

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
СОЛОВЬЕВ В.В. Разработка методов комплексного проектирования размещения кустов скважин и установовк подготовки газа. Авто диссертации на соискание звания к.т.н., 2012. *
СОЛОВЬЕВ В.В. Разработка методов комплексного проектирования размещения кустов скважин и установовк подготовки газа. Автореферат диссертации на соискание звания к.т.н., 2012. ХАРЛАМОВ К.Н. и др. Особенности профилирования стволов горизонтальных и многоствольных скважин при автоматизированном проектировании схем кустования их устоев Ж.: Нефтяное хозяйство, 4, 2006, с. 30-32. *
ХАРЛАМОВ А.К. Совершенствование методики проектирования кустов и профилей скважин на месторождениях со сложными схемами разработки. Авто диссератации на соискание степени к.т.н. Тюмень, 2007. *
ХАРЛАМОВ А.К. Совершенствование методики проектирования кустов и профилей скважин на месторождениях со сложными схемами разработки. Автореферат диссератации на соискание степени к.т.н. Тюмень, 2007. *
ХАРЛАМОВ К.Н. и др. Особенности профилирования стволов горизонтальных и многоствольных скважин при автоматизированном проектировании схем кустования их устоев Ж.: Нефтяное хозяйство, 4, 2006, с. 30-32. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2719803C1 (en) * 2019-07-18 2020-04-23 Эдуард Алексеевич Рыбалов Method of creating hazard maps/fields for oil and/or gas deposits, hazardous production facilities of well stock oil and gas production complex by wells in conservation and/or liquidation

Also Published As

Publication number Publication date
WO2019093927A1 (en) 2019-05-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8931580B2 (en) Method for using dynamic target region for well path/drill center optimization
RU2685005C1 (en) Method and computer system for designing location of cluster sites in deposits
AU2011360213B2 (en) Method and system for field planning
US9091141B2 (en) Systems and methods for dynamically developing wellbore plans with a reservoir simulator
US9864098B2 (en) Method and system of interactive drill center and well planning evaluation and optimization
US20150331971A1 (en) Interactive well pad plan
US9810052B2 (en) Multilateral wells placement via transshipment approach
AU2011360213A1 (en) Method and system for field planning
MX2015004001A (en) Propagating fracture plane updates.
EA022006B1 (en) Method of geophysical survey of prospective oil-bearing area
EP3374969B1 (en) Modelling complex geological sequences using geologic rules and paleographic maps
US10387583B2 (en) Rotations from gradient directions
US20200309990A1 (en) Hybrid 3d geocellular representation of selected natural fracture network subsets
CN116097267A (en) Modular hydrocarbon facility placement planning system
US20220155483A1 (en) Determining a landing zone in a subterranean formation
EP3374970B1 (en) Fracture network simulation using meshes of different triangle sizes
AU2019232767A1 (en) Determining appraisal locations in a reservoir system
AU2015268702B2 (en) Systems and methods for dynamically developing wellbore plans with a reservoir simulator
US11579334B2 (en) Determining a wellbore landing zone
RU2695418C1 (en) Method for development of non-uniform oil deposit
US20220282601A1 (en) Method for determining drain configurations of wells in a field
Huang et al. Research on Geological Survey Data Management and Automatic Mapping Technology
Stopková DEVELOPMENT AND APPLICATION OF 3D ANALYTICAL FUNCTIONS IN SPATIAL ANALYSES