Проблема

Основываясь на многолетних рабочих отношениях, связанных с созданием собственных возможностей моделирования при поддержке технологий SIMULIA, компания ExxonMobil захотела усовершенствовать свой инструментарий моделирования, чтобы лучше решать множество проблем, связанных с подземной добычей сланцевого газа. При добыче природного газа из сланцевых пород приходится учитывать сложные физические явления на следующих этапах:

• бурение (создание пригодных для использования скважин);
• заканчивание скважин (в т. ч. установка обсадных труб от газоносного пласта до поверхности земли);
• интенсификация скважин (улучшение сообщаемости скважины с плоскостью забоя в пластовой породе);
• эксплуатация скважин (управление потоком пластовых флюидов через скважину, станции подготовки и систему трубопроводов);
• утилизация отходов (обратная безопасная закачка необрабатываемых флюидов в глубокие подземные горизонты).

Решение

SIMULIA тесно сотрудничала с Exxon для разработки современных моделей материалов общего назначения, технологии конечных элементов и вычислительных процедур, в том числе расчетной гидрогазодинамики (CFD) и динамики потока частиц. Эти модели позволяют определять решения, применимые в полевых условиях. Совместные усилия ExxonMobil и SIMULIA привели к фундаментальным усовершенствованиям возможностей моделирования для решения ключевых задач бурения, заканчивания скважин и их эксплуатации. Передовые технологии имитационного моделирования SIMULIA и 3D-визуализация играют все более важную роль в успехе ExxonMobil и энергетической отрасли в целом. Задачи, которые требовалось решить

• Обеспечение производства в режиме 24/7, уменьшение простоев
• Обеспечение устойчивой добычи с максимально возможным темпом
• Снижение стоимости добычи
• Постоянное обеспечение безопасности
• Уменьшение темпов выноса песка и выкачивания воды

Результат

• Усовершенствованное 3D-моделирование повысило способность команды предвидеть такие проблемы, связанные с буровыми работами, как нестабильность сланцевых пород или уход бурового раствора в пески, и впоследствии снижать риски.
• Имитационное моделирование также помогло разработать инновационные схемы извлечения, чтобы сделать эксплуатацию скважин более экономичной.
• Устранение проблем с бурением позволило снизить расходы, а управление рисками бурения — не позволило небольшим проблемам усугубиться.

Узнать больше о возможностях SIMULIA: https://youtu.be/maEXvZdICD8  

Компания Eni S.p.A. занимается проектированием, строительством и бурением как на суше, так и на воде и работает с клиентами по всему миру. Компании потребовалось решение для разработки полномасштабных геомеханических моделей прогнозирования, способное предотвращать отказы скважин и неблагоприятное воздействия на окружающую среду на месторождениях нефти и газа.

Также нужно было решить смежные проблемы, характерные для всей нефтегазовой промышленности:

• Обеспечение производства в режиме 24/7, уменьшение простоев
• Обеспечение устойчивой добычи с максимально возможным темпом 
• Снижение стоимости добычи 
• Постоянное обеспечение безопасности
• Уменьшение темпов выноса песка и выкачивания воды

Решение

Инженеры нефтегазовой компании использовать Biovia и SIMULIA на базе платформы 3DEXPERIENCE от Dassault Systemes для анализа и изучения механизмов, связанных с проседанием поверхности, и моделирования его на нефтяных месторождениях.

Новый рабочий процесс автоматизирует передачу данных и ускоряет последующую настройку модели FEA. Он расширяет знания об ориентированном на разработку пласте, создавая трехмерный профиль потока, рассчитывает оседание пласта со временем. Вся информация из модели пласта (сетка, свойства и давление) автоматически вводится в модель в виде данных, которые можно использовать для геомеханического анализа. Например, ячейки в программе обозначаются как газ, нефть или вода в соответствии с процентом насыщения жидкости, которое они удерживают; в модели элементам, которые автоматически выводятся из этих ячеек, может быть назначено до 300 различных определений свойств материала. Описания истории давления также переводятся в значения порового давления. Эти значения необходимы для расчета изменения напряжения в пласте. Инструменты построения сетки автоматически корректируют элементы и узлы по мере необходимости и выполняют масштабирование, процесс, который сокращает размер модели FEA путем объединения горизонтальных рядов элементов при сохранении вертикальных зон (где данные бурения уже были собраны), которые более актуальны прогнозу проседания. В Simulia создаются участки нагрузки над, под и по сторонам нефтяного пласта, чтобы расширить анализ до рельефа за пластом по мере откачки нефти. После того, как модель настроена, результаты используются для обновления значений пластичности, чтобы сделать модели более реалистичными. Затем моделирование выполняется с приращениями во времени, поэтому прогнозы могут распространяться на многие годы.

Решаемые задачи

• Устойчивость разлома и покрывающих пород.
• Целостность подземного и наземного оборудования.
• Контроль и утилизация отходов, закачка выбуренной породы, нагнетание воды.
• Устойчивость ствола скважин.
• Падение объемов добычи в процессе бурения.
• Прогноз объемов добычи.
• Точные успешные расчеты (например, гидроразрыв пласта).

Результаты внедрения

В результате внедрения Biovia на базе платформы 3DEXPERIENCE, предприятие смогло:

• на 30% сократить ошибки и повторные работы;
• на 35% сократить время на поиск и анализ данных;
• на 40% сократить трудозатраты на подготовку отчетности и последующий аудит;
• на 50% повысить эффективность процессов в лаборатории;
• на 25% повысить производительность труда;
• на 25% повысить точность/качество получаемых данных.

В результате внедрения SIMULIA на базе платформы 3DEXPERIENCE, предприятие:

• сократило сроки введения в эксплуатацию новых скважин по добыче нефти до 1 месяца;
• увеличило дневную добычу нефти до 30 000 BBL/D;
• увеличило месячную добычу нефти до 900 000 BBL/D.  

Видео о решении типичных проблем проектирования и моделирования https://www.youtube.com/embed/maEXvZdICD8&