Герметичные стволы скважин и маловероятный «прорыв», стоящий за дешевой и точной диагностикой трещин

Чуть более двух лет назад на равнинных сельскохозяйственных угодьях центральной Оклахомы компания Devon Energy отправила в скважину набор измерительных технологий для изучения того, как трещины гидроразрыва перемещаются между скважинами во время стимуляции. Операция на месторождении трудноизвлекаемой нефти STACK была тем, что в отрасли называют «научным проектом».

Когда полевые работы были завершены и инженеры приступили к работе с данными, они ожидали обнаружить некоторые новые знания. Чего они не ожидали, так это того, что оказались на пути к изобретению нового способа измерения размера трещин, скорости их роста и энергии, необходимой для их образования. Знание этих параметров позволяет использовать научный метод для контроля роста трещин для достижения оптимальной производительности.

Целью проекта мониторинга было объединение данных, передаваемых по постоянным оптоволоконным кабелям, с данными, полученными с помощью скважинных манометров из двух скважин на одном и том же объекте разработки. Каждая из контрольных лунок была оборудована оптоволоконным кабелем, проходящим по всей длине бокового ствола. В разных точках манометры были выведены наружу корпуса, а манометры - внутрь. Все были подключены к поверхности.

Инженеры сланцевой компании из Оклахома-Сити с нетерпением ждали этого проекта, потому что это был один из первых случаев, когда они использовали оптоволокно для измерения межскважинной деформации. Данные о межскважинной деформации, недавно созданные сами по себе, стали популярными среди операторов, которые могут себе это позволить, поскольку они обеспечивают четкую визуализацию гидроразрывов, когда они вступают в контакт с соседними стволами скважин.

Команда инженеров хотела знать, можно ли связать данные с датчиков с внешними портами, которые касались скалы, чтобы «чувствовать» повышение давления, с данными по оптоволокну. Между тем, внутренние датчики были там, чтобы обнаружить любые помехи в добыче между скважинами после завершения.

Что по-новому определило проект, так это то, что оператор, действуя по совету поставщика оптоволокна, не перфорировал две контрольные скважины. Это было сделано для предотвращения попадания пластовых и стимулирующих жидкостей в обсадную трубу, что могло бы изменить температуру волокна и, как следствие, качество ценных данных о деформации.

Эта рекомендация сыграла решающую роль. Он фактически превратил тысячи футов стальных труб в недорогой аналог дорогостоящих микросейсмических исследований и оптоволоконных установок. Девон называет это открытие «прорывом» в области недропользования.

Первым намеком на это стал Вольфганг Диг, который в то время был консультантом по завершению работ в компании Devon, а сейчас является независимым консультантом. Роль Дига в проекте заключалась в анализе данных по оптоволокну, но он также решил взглянуть на данные, собранные с этих внутренних датчиков давления. Он был озадачен. В наборе данных были небольшие, но четко определяемые изменения давления.

«Первое, что я спросил себя, было: «Имеет ли это вообще смысл?» — вспоминал Диг. «В итоге я рассчитал, каким должно быть необходимое увеличение давления снаружи корпуса, и они соответствовали цифрам, которые мы видели. Это обнадеживало».

Однако загадка еще не была раскрыта. Для других членов команды данные о непредвиденном давлении оставались «скорее интересным обсуждением, чем значимым — мы не знали, что это значит», — сказал Кайл Хауствейт, старший инженер по заканчиванию скважин в Девоне.

Но затем Хауствейт начал сравнивать данные межскважинной деформации и давления на соответствующих стадиях трещин, выстраивая их в соответствии с отметками времени. «Я сделал около пяти или шести из них и увидел невероятные отношения», - сказал он, отметив, что это «то, что вызвало у нас момент а-ха».

Техник-инженер взял на себя управление еще примерно 200 стадиями разрушения и собрал все визуальные изображения в одну слайд-панель. «Затем мы сели всей группой, перевели его в режим презентации и просмотрел каждый этап», — сказал Хауствейт. «Вы видели это снова и снова — фронт деформации достигал точки перегиба давления».