Интерактивная компьютерная система выбора жидкости для обработки скважины

007642 Область техники, к которой относится изобретение Это изобретение относится к области технического обслуживания скважин, а более конкретно к интерактивной компьютерной системе, удобной для пользователя, предназначенной для помощи специалисту при выборе подходящей обрабатывающей жидкости для конкретной ситуации. Эта интерактивная компьютерная система, также называемая Консультантом, в остальной части этого описания рассматривается в основном как используемая в области сооружения и возбуждения скважины для добычи воды или углеводородов. Уровень техники В области технического обслуживания скважин многочисленные обрабатывающие флюида нагнетают в скважину и, в конечном счете, в пласт. Например, флюиды для гидроразрыва нагнетают для создания траектории движения для углеводородов, захваченных в пласте и, следовательно, для содействия усиленному извлечению их. Флюиды для гидроразрыва необходимы для инициирования и распространения трещины на требуемую длину и обеспечения требуемой ширины и вязкости для транспортировки,и эффективного размещения расклинивающего наполнителя (проппанта) внутри трещины. Требуемые свойства флюида получают с помощью комбинации присадок, например полимерных присадок, используемых для регулирования вязкости. Однако композиция жидкости тем или иным образом может изменяться в течение обработки. Например, во время осуществления работ для большей части полимерных флюидов характерна тенденция дегидратации вследствие явления, известного как снижение водоотдачи, что приводит к более высоким концентрациям полимеров внутри барьера из расклинивающего наполнителя. Это может препятствовать перемещению углеводородов внутри трещины. Чтобы гарантировать надлежащую очистку, во флюид соответственно должны быть добавлены в достаточном количестве дезинтеграторы для обеспечения возможности соответствующего разрушения полимеров. Приведенный выше пример как раз является примером, иллюстрирующим, что для правильного выбора обрабатывающих флюидов требуется, главным образом, соблюдать тонкое равновесие между основными требованиями к базовому флюиду, такими, как адекватная вязкость, стабильность при повышенных температурах, небольшие потери давления на трение, низкие коэффициенты фильтруемости жидкостей и т.д., и свойствами жидкостей, которые могут быть пагубными для работы, такими как склонность к образованию эмульсий, механическая деструкция при сдвиговых напряжениях, высокие начальные напряжения, неудовлетворительная очистка набивки и т.д. Широкий круг параметров, относящихся к пласту и к характеристикам флюида, должен быть оценен, для получения оптимальной композиции флюида. Некоторые из этих параметров являются независимыми, а некоторые работают в сочетании друг с другом и могут изменять воздействие друг на друга, если они существуют одновременно. Это приводит к нескольким возможным комбинациям, и человеку невозможно выполнить анализ каждой в течение ограниченного времени для принятия решения. Это может привести к тенденции выбора или нагнетания флюидов, которые традиционно обеспечивают удовлетворительное осуществление работы и помогают умеренно извлекать углеводороды после выполнения работы, и, следовательно, оставляют небольшую возможность для усовершенствования или внедрения новейшей технологии. Кроме того, отрасли технического обслуживания скважины обычно работают на относительно удаленных местах. Поскольку использование современных средств связи, таких, как Интернет, значительно повышает возможность обмена информацией с находящимися на расстоянии экспертами, часто полезно прибегать к их экспертизе даже при повседневных работах. Поэтому целесообразно создать удобное устройство для получения консультаций при выборе жидкости, подходящей для определенной ситуации, путем использования знаний эксперта. Такое устройство также может быть полезным для обучения новых работников и, кроме того, для получения четких установок, подкрепляющих выбор и/или отклонение других кандидатов. Сущность изобретения Согласно изобретению обеспечивается интерактивная компьютерная система, обеспечивающая содействие при выборе обрабатывающего флюида для технического обслуживания скважины, содержащая группу семейств флюидов, набор релевантных характеристик флюидов и набор цифровых оценок каждого семейства флюидов касательно этих характеристик. Консультант также включает в себя набор рабочих параметров, относящихся к обработке, икачественные оценки указанных параметров, оценивающие их релевантность в действительном успехе обработки. Интерфейс позволяет пользователю вводить значения рабочих параметров, известные ему. Во взаимосвязи с вычислительным средством устанавливаются правила, например в виде интегрированных электронных таблиц, сопоставляются характеристики флюидов и рабочие параметры и инициируется исключение флюидов, которые не согласуются с некоторыми значениями рабочих параметров, и вычисляется показатель достоверности для не исключенных семейств жидкостей, при этом указанный показатель достоверности основан на сумме произведений цифровых оценок семейств флюидов и на оценке известного рабочего параметра. Кроме того, Консультант включает в себя средство для отображения результатов. Согласно предпочтительному аспекту изобретения специалисты создают по меньшей мере перечень характеристик флюидов и рабочих параметров, которые влияют на выбор семейства флюидов, а также оценки относительной важности этих параметров и законы сопоставления и фильтрации. Несомненно-1 007642 это является важным аспектом изобретения для гарантии, например, того, что пользователи не упустят редко встречающийся ключевой критерий. Кроме того, предпочтительно, чтобы конкретные характеристики флюидов вводились под контролем специалистов, но при условии, что имеются все характеристики флюидов, необязательно. Флюиды, используемые при техническом обслуживании скважины, пригодны к применению в ограниченном температурном диапазоне. Сравнение, при выполнении которого используются температурный диапазон и статическая температура на забое скважины, фактически является первой фильтрацией пригодности любого семейства флюидов и несомненно, что никакая рекомендация не может быть сделана до тех пор, пока статическая температура на забое скважины не станет известной. Для большей части применений, в том числе, например, для выбора семейства флюидов, подходящего для операции гидравлического разрыва, все другие рабочие параметры могут оставаться неизвестными, а система все же будет обеспечивать выбор подходящих семейств флюидов на основе использования температуры. Однако в этом последнем случае показатель достоверности будет низким. Кроме того,согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, когда некоторые неизвестные параметры могут инициировать исключение определенных семейств флюидов, отображается предупреждающее сообщение. При введении в систему любого рабочего параметра показатель достоверности будет повышаться. Краткое описание чертежей На чертежах: фиг. 1 - схема последовательности операций, используемых в качестве ориентира при выборе флюида для гидроразрыва в зависимости от температуры в скважине, типа пластового флюида и чувствительности пласта к воде; фиг. 2 - иллюстрация основной температурной фильтрации; фиг. 3 - иллюстрация основ фильтрации с помощью последовательности фильтров для правила А 1; фиг. 4 - частичная версия входной фильтрации; фиг. 5 - вид рабочей таблицы с конечными оценками для сценария; фиг. 6 - рабочая таблица, иллюстрирующая достоверность результатов; фиг. 7 - пример сравнения, ранжирования для двух флюидов; и фиг. 8 - иллюстрация вклада оценок в конечное ранжирование. Подробное описание В дальнейшем изобретение будет описано применительно к интерактивной компьютерной системе,предназначенной для выбора флюида (жидкости) для гидроразрыва, но специалисту в области техники, к которой относится изобретение, должно быть понятно, что те же самые принципы могут быть использованы для построения других систем, например для выбора жидкости, подходящей для выполнения кислотной обработки, или для выбора любых жидкостей, подходящих для обработки подземных пластов любого другого вида, такой, как заполнение скважинного фильтра гравием, очистка и т.д. Для Консультанта по жидкостям согласно настоящему изобретению необходимо собрать различные данные, включая набор характеристик жидкостей, набор рабочих параметров, которые могут вводиться в рассмотрение для выбора жидкости, и набор правил, связывающих характеристики жидкостей с рабочими параметрами. Основной характеристикой жидкостей должен быть температурный интервал, в котором жидкость применима, другими словами, в случае жидкости для гидроразрыва температурный интервал между максимальной стабильностью, обеспечиваемой каждой жидкостью, и эффективностью переноса расклинивающих наполнителей внутри трещины, наряду с некоторыми другими требованиями. Другими важными характеристиками жидкостей являются, например, способность образования эмульсии при контакте с пластовым флюидом, капиллярные явления в случае газовых пластов, способность вступать в реакцию с глиной пласта, рН, предел текучести, фильтрационные свойства, способность к переносу расклинивающего наполнителя, способность к созданию внутреннего трения на начальной стадии, чувствительность к сдвигу, бережное отношение к окружающей среде, коэффициент трения,стоимость жидкости, является ли жидкость загущенной нефтью. Для некоторых из этих характеристик,таких, как температурный интервал стабильности, не требуется заключение специалиста (эксперта), поскольку их пределы устанавливаются после соответствующих лабораторных и полевых испытаний и обычно хорошо документированы в технических руководствах по использованию жидкостей. Другие просто имеют оценки Да/Нет; и опять-таки эта информация обычно легко доступна. Второй набор данных, который должен рассматриваться, включает в себя рабочие параметры, распределенные между свойствами пласта и рабочими деталями. Для помощи при выборе жидкости для гидроразрыва свойства пласта, подлежащие рассмотрению, могут включать в себя, не говоря уже о температуре пласта, тип пластового флюида (газ, нефть или конденсат), проницаемость коллектора, пластовое давление, модуль Юнга, градиент разрыва, градиент разрыва барьера, наличие естественных трещин,чувствительность к рН жидкости, наличие глины (и вытекающая чувствительность к жидкостям на водной основе) и т.д. Рабочие детали, которые могут рассматриваться, включают в себя, например, место,где находится скважина (на суше или на шельфе, или где-нибудь, где могут быть применимы некоторые-2 007642 особые законы об охране окружающей среды), желательная длина трещины, желательное распределение расклинивающего наполнителя в трещине, скорости нагнетания, некоторые особенности заканчивания скважины, такие, как размеры насосно-компрессорной трубы, искривленные скважины и т.д., и температура на поверхности. Важный аспект технического обслуживания скважины заключается в том, что некоторое количество рабочих параметров, если не большая часть их, часто неизвестно специалисту по жидкостям. Поэтому важно, чтобы Консультант позволял оставлять места для этих рабочих параметров незаполненными(неизвестный статус). Когда при определенных значениях некоторых параметров инициируется исключение некоторых жидкостей, например в том случае, если тип жидкости несовместим с газом, а характер пластового флюида неизвестен специалисту по жидкостям, то предпочтительно, чтобы для специалиста отображалось предупреждающее сообщение с целью получения им необходимой информации или для предположения сценария наихудшего случая и игнорирования потенциально опасных выборов. Выбор жидкости представляет собой по существу двухэтапный процесс: сначала некоторые жидкости исключают путем использования последовательности фильтров; затем выбранные (не исключенные) жидкости оценивают. На фиг. 1 представлена схема последовательности операций, которая показывает, сколько последовательных фильтров может быть использовано для противодействия выбору типа жидкости. Следует отметить, что на этой схеме последовательности операций Д и Н соответственно использованы для Да и Нет или неизвестно. В этих примерах принимаются во внимание три следующих правила: Правило А: Жидкость, подлежащая выбору, проходит основную проверку на температурный диапазон. Если температура, введенная пользователем, находится в пределах диапазона для жидкости, то жидкость считается выбранной. Правило А 1: Если пласт газовый, жидкости типа загущенной нефти должны быть исключены. Исключение делается, если для чувствительности пласта к воде задано Да. Для всех других показателей пластового флюида (нефть, тяжелая нефть, нет уверенности) применимо только правило А. Правило А 2: Если пласт признан чувствительным к воде, должны использоваться только ПЕНА и жидкости на углеводородной основе. Это означает, что семейство загущенных нефтей находится среди них, даже если это газовый пласт. Чистые жидкости без пены не допускаются. Предпочтительно, чтобы для композиции жидкости для гидроразрыва также были выполнены дополнительные правила, такие как: Правило A3: Если пласт газовый и если проницаемость пласта выбрана как ниже 0,1, то пенистые жидкости должны быть включены, даже если коллектор не выработан. Загущенные нефти и жидкости на углеводородной основе исключаются. Правило А 4-1: Если коллектор не выработан, из предыдущего выбора исключаются все пены, за исключением случая, если пена выбрана в силу правила A3. Правило А 4-2: Если коллектор выработан, выбираются все пены на водной основе и не показываются чистые (непенистые) жидкости. На этом этапе также включаются пены загущенных нефтей. Правило А 5: Если коллектор выработан ниже градиента столба нефти в скважине, то показываются пены загущенных нефтей, иначе показываются только жидкости на основе загущенных нефтей. Правило В 2: Если пользователь выбирает создание охлаждения и если проницаемость пласта больше чем 5 мД, а длина трещины меньше чем 300 футов, то ситуация представляется идеальной для охлаждения. Тотчас же проверяется, находится ли введенная температура на поверхности за пределами диапазона температуры жидкости. Предпочтительно обрабатывать правила просто путем использования электронной таблицы, такой как электронная таблица Excel (Excel - товарный знак Microsoft Corporation, Redmont, WA). На фиг. 2 показано, как статическую температуру на забое используют для сужения перечня вероятных семейств жидкостей, которые могут нагнетаться в конкретной ситуации. Статическая температура на забое фактически относится к единственным данным, которые пользователю нужно ввести, чтобы сделать основной выбор (по умолчанию для целей обучения может быть предложено среднее значение). Как показано на фиг. 3, вслед за этой первоначальной фильтрацией осуществляют другие фильтрации для правила А 1. Столбцы А и В отражают результаты основного тестирования на температуру. В этом примере выдерживают проверку первые 3 жидкости. Столбец С отражает формулировку характеристики жидкости, где Истина указывает на то, что жидкость представляет собой загущенную нефть. Пользователь запрашивается о характере пластовых флюидов через интерфейс пользователя. Этот параметр вводят путем нажатия кнопок, предоставляющих 4 факультативных возможности: неизвестно,нефть, газ или конденсат; и для удобства повторяют в клетке Н 2. Следует отметить, что при тестировании по правилу А 1 оценка Газ является только одной, которая инициирует исключение жидкости путем изменения выбора от логического значения Истина до логического значения Ложь, если жидкость представляет собой загущенную нефть (см. клетку F5). Столбцы Е, F, G и Н соответствуют различным возможным сценариям. Показатель Н 2 определяет, какой из этих четырех столбцов выбирается. Следует отметить, что используются следующие логические правила:-3 007642 ИстинаИстина = Истина,ИстинаЛожь = Ложь,ЛожьЛожь = Ложь. Другими словами, жидкость, которая уже одобрена предыдущими правилами, больше не может квалифицироваться. В предпочтительном варианте осуществления, показанном на фиг. 3, предупреждающее сообщение должно отображаться, если пользователь не знает характера пластовых флюидов, а жидкость представляет собой загущенную нефть. После выполнения всех правил исключения выбранный перечень содержит подгруппу семейств жидкостей, которые не были исключены. В соответствии с важным аспектом изобретения набор возможных событий или сценариев привязывают к различным диапазонам значений рабочих параметров. Например, проницаемость пласта будет рассматриваться как очень низкая (ниже ), низкая, средняя или высокая. Более сложные сценарии включают в себя различные параметры. Каждый сценарий оценивается по меньшей мере одним экспертом, предпочтительно группой экспертов, для оценки его влияния на обработку. Предпочтительно, чтобы эта оценка производилось в форме численных значений, например единицей для ситуации, которая оказывает небольшое влияние, и пятеркой для предельного критического сценария. Для выбора жидкости для гидроразрыва в таблице перечислены возможные комбинации характеристик жидкостей и рабочих деталей. Каждая из этих комбинаций получает оценку от 1 до 5, основанную на эффективной релевантности этой комбинации. Например, нижеследующие сценарии могут рассматриваться как релевантные для выбора жидкости для гидроразрыва; в столбце Конечная оценка дается оценка важности, присуждаемая этому сценарию,если он встречается. Отметим, что для определенных характеристик жидкостей некоторые ситуации автоматически исключаются. Например, для сценария 12 (не оказывающего отрицательного воздействия на окружающую среду) ясно, что он может быть хорошим для шельфа или для суши, но не в обоих случаях одновременно. Что касается других сценариев, например 11, то может быть несколько комбинаций (скважина может быть мелкой, средней или глубокой), в то время как насосно-компрессорная труба может быть небольшого или большого размера. На практике многие из этих параметров могут быть неизвестны, по меньшей мере, во время выполнения первой фильтрации подходящих жидкостей. Это не должно препятствовать проведению системой оценивания подходящей жидкости, но будет существенно влиять на достоверность результатов, и специалист должен осознавать, что предложенная рекомендация, видимо, будет иной, если будет получено больше данных. Например, предположим, что вводимые значения, показанные на фиг. 4, являются частичной версией входной фильтрации. На основании введенных данных может быть создана новая колонка рабочей таблицы, которая отражает важность сценария для реального случая. Это показано на фиг. 5,где в колонке D представлен вид формулировки, а для вычисления конечной оценки для столбца Е использованы сравнения. В колонке D формулировки записаны на стандартном языке Бейсик, иначе говоря, в символах если (логическая проверка; значение, если истина, значение, если ложь). Поскольку в представленном примере пользователь указал, что пластовым флюидом является газ,то это означает, что жидкость не будет подходящей для конденсата нефти, тяжелой нефти или зимней нефти. Поэтому конечной оценкой для этой информации является нуль. Как можно видеть, некоторые сценарии являются более сложными и объединяют несколько характеристик. См., например,6, где вопрос нефть зимой преобразуется в пластовым флюидом является нефть, и в этом случае температура на поверхности ниже 60F. Следующий этап представляет собой вычисление достоверности результатов с учетом условия, что значение неизвестно или остается неопределенным. Как показано на фиг. 6, это делается путем вычисления отношения конечной оценки для каждого сценария к сумме всех конечных оценок для каждого сценария при эффективном вводе релевантных переменных. В представленном примере сумма всех конечных оценок (обозначенная как общая оценка) была равна 172 (для ясности некоторые сценарии не показаны). Поскольку вид пластового флюида известен, то, следовательно, вклад в показатель достоверности-6 007642 сценария конденсат равен отношению 3 (конечная оценка для указанного сценария) к 172, т.е. 1,74%. В поясняемом примером случае пользователь ввел много релевантных данных, и это означает, что оценка жидкостей будет представлена с показателем достоверности 97,7% (поэтому считается, что с вероятностью более чем 97% жидкость под номером 1 будет действительно наилучшим выбором среди имеющих жидкостей других видов). Конечный этап заключается в оценке различных доступных жидкостей, но только не учтенных во время первоначального процесса фильтрации. Эта оценка основана на построении таблицы путем опроса экспертов, которые назначают уникальное число достоверности жидкости каждого вида для всех предложенных сценариев. И опять используют оценки от 1 до 5, где 1 относится, по меньшей мере, к благоприятным условиям, 5 выражает, что конкретная жидкость является наиболее применимой и может быть использована с наивысшей достоверностью. Для показателей достоверности, определяемых в диапазоне,предпочтительно проконтролировать их чувствительность, чтобы видеть их возможные изменения при различных значениях в пределах заданного диапазона с тем, чтобы сделать консультацию более динамичной. Предпочтительно получать показатели достоверности в форме таблиц вместе с алгоритмом для интерполяции/экстраполяции их. Пример ранжирования для двух жидкостей (обозначенных как жидкость А и жидкость В) приведен на фиг. 7 (опять ранжирование сделано только для первых сценариев). Жидкость А имеет оценку 3 для конденсатной скважины, как и жидкость В, но жидкость В оценена только двойкой для скважины с тяжелой нефтью. Поскольку каждый сценарий оценивается индивидуально, жидкость априори не считается хорошей или плохой жидкостью. Полученные для реального случая оценки каждого сценария, показанные на фиг. 5, указывающие на важность конкретного параметра для определенной комбинации сценариев, в заключение объединяют с оценками жидкостей, показанными на фиг. 7, для получения конечного ранжирования для каждой предварительно выбранной жидкости. Согласно одному варианту осуществления это конечное ранжирование основано на сумме произведений полученных для реального случая оценок и оценок жидкостей для всех возможных сценариев. На фиг. 8 показано, как две оценки обеспечивают индивидуальный вклад каждого сценария в конечную оценку жидкости А просто путем умножения показателей. На завершающей стадии вычисляют сумму индивидуальных вкладов, а жидкости представляют в определенном порядке (наивысшая сумма соответствует наиболее подходящей жидкости), и кроме того, отображают показатель достоверности. Другие способы, в том числе правила и алгоритмы, могут быть применены для некоторых особых случаев. Если результирующие значения слишком близки, может быть осуществлено нормирование. Кроме этого, сведения относительно некоторых других схем выбора жидкостей, доступные, например, из руководств специалистам по жидкостям, могут быть использованы для выработки правил. Предпочтительно, чтобы оценка каждой жидкости была свободна от любой предвзятости или чтобы в случае предполагаемой степени достоверности пользователь мог иметь реальную оценку, основанную на его/ее опыте, и дополнительно существенно повысить обоснованность выбора. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Компьютерная система для содействия при выборе жидкости для обработки скважины, содержащая резидентную группу семейств жидкостей, в которой каждое семейство жидкостей содержит набор характеристик жидкостей, определяющих релевантность конкретного семейства жидкостей для конкретной обработки, и набор цифровых оценок каждого семейства жидкостей касательно этих характеристик; интерфейс пользователя для ввода одного или нескольких известных рабочих параметров, содержащих информацию, относящуюся к пласту, подлежащему обработке, и к рабочему плану, в котором для одного или нескольких рабочих параметров предусмотрен набор сценариев, соответствующих диапазону значений одного или нескольких параметров, при этом каждому сценарию приписана качественная оценка, определяющая его важность в успехе обработки; средство для обращения к характеристикам семейств жидкостей и сопоставления указанных характеристик с рабочими параметрами, при этом указанное средство содержит правила фильтрации, которые инициируют исключение семейств жидкости, чьи характеристики не согласуются с рабочим параметром; средство для определения тех жидкостей, чьи характеристики не согласуются с одним или несколькими известными рабочими параметрами, и для вычисления показателя достоверности остальных семейств жидкостей, при этом указанный показатель достоверности основан на сумме произведений цифровых оценок семейств жидкостей и на оценке одного или нескольких известных рабочих параметров; средство для отображения подгруппы остальных семейств жидкостей и их соответствующего показателя достоверности. 2. Компьютерная система по п.1, дополнительно содержащая набор предупреждающих сообщений,оповещающих пользователя о том, что некоторые типы жидкостей будут исключены в зависимости от значения неизвестного рабочего параметра.-7 007642 3. Компьютерная система по п.1, дополнительно содержащая многопараметровые сценарии и качественную оценку этих сценариев. 4. Компьютерная система по п.1, в которой каждому семейству жидкостей дополнительно приписана оценка достоверности для каждого моно- или многопараметрового сценария. 5. Компьютерная система по п.3, в которой каждому семейству жидкостей дополнительно приписана оценка достоверности для каждого моно- или многопараметрового сценария. 6. Компьютерная система по п.1, в которой обработка представляет собой обработку для интенсификации притока в скважину. 7. Компьютерная система по п.4, в которой обработка представляет собой кислотную обработку. 8. Компьютерная система по п.4, в которой обработка представляет собой гидравлический разрыв пласта. 9. Компьютерная система по п.5, в которой обработка представляет собой кислотную обработку. 10. Компьютерная система по п.5, в которой обработка представляет собой гидравлический разрыв пласта.