Position Correction Algorithm of Well Pads When Solving the Problem of Developing Oil Fields

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

This article is devoted to the problem of automation of the stage of combining wells into clusters, considered as part of the process of designing the development of oil fields. The solution to the problem of combining wells into clusters is to determine the best location of well pads and the distribution of wells into clusters, in which the costs of developing and maintaining an oil field will be minimized, and the expected flow rate will be maximized. One of the currently used approaches to solving this problem is the use of optimization algorithms. At the same time, this task entails taking into account technological limitations when searching for the optimal option for the development of an oil field, justified, among other things, by the regulations in force in the industry, namely, the minimum and maximum allowable number of wells in a pad, as well as the minimum allowable distance between two well pads. The use of optimization algorithms does not always guarantee an optimal result, in which all specified constraints are met. Within the framework of this study, an algorithm is proposed that allows us to work out the resulting design solutions in order to eliminate the violated restrictions at the optimization stage. The algorithm consistently solves the following problems: violation of restrictions on the ultra-small and ultra-large number of wells in a pad; discrepancy between the number of pads with a given one; violation of the restriction of the ultra-close arrangement of pads. To study the effectiveness of the developed approach, a computational experiment was conducted on three generated synthetic oil fields with different geometries. As part of the experiment, the quality of the optimization method and the proposed algorithm, which is a raise to the optimization method, were compared. The comparison was carried out on different values of optimization power, which denotes the maximum number of runs of the target function. The evaluation of the quality of the work of the compared approaches is determined by the amount of the fine, which indicates the degree of violation of the values of the main restrictions. The efficiency criteria in this work are: the average value, the standard deviation, the median, and the minimum and maximum values of the penalty. Due to the use of this algorithm, the value of the penalty for the first and third oil fields is reduced on average to 0.04 and 0.03 respectively, and for the second oil field, the algorithm allowed to obtain design solutions without violating restrictions. Based on the results of the study, a conclusion was made regarding the effectiveness of the developed approach in solving the problem of oil field development.

About the authors

E. D Kulakov

Siberian Federal University

Email: eg.2015j@yandex.ru
Svobodny Av. 79

A. S Mikhalev

Siberian Federal University

Email: asmikhalev@sfu-kras.ru
Svobodny Av. 79

A. V Sarenkov

LLС "Geomix"

Email: a.sarenkov@rt-eg.ru
Akademika Koroleva St. 13/1

A. D Shutalev

LLC RN-KrasnoyarskNIPIneft

Email: ShutalevAD@gmail.com
9 May St. 65д

A. E Fedoreev

LLC RN-KrasnoyarskNIPIneft

Email: FedoreevAE@knipi.rosneft.ru
9 May St. 65д

References

  1. Кутузова М. Катастрофа с надеждой на будущее // Нефть России. 2016. № 11–12. С. 28–31.
  2. Нефтянка, шаг вперед. Справится ли Россия? URL: https://teknoblog.ru/2017/01/08/73260. (дата обращения: 10.10.2022).
  3. Баскова М.Л. Анализ развития нефтяной отрасли России // NovaInfo.Ru. 2015. № 33. С. 76–81.
  4. Фрай М.Е. Оценка современного состояния нефтяной промышленности России // Вестник Удмуртского университета. Серия «Экономика и право». 2015. № 2. С. 75–85.
  5. Эдер Л.В., Филимонова И.В., Проворная И.В., Мамахатов Т.М. Состояние нефтяной промышленности России: добыча, переработка, экспорт // Минеральные ресурсы России. Экономика и управление. 2016. № 6. С. 41–51.
  6. Yergin D. The Prize: The Epic Quest for Oil, Money, and Power // Simon & Schuster. 1990. 887 p.
  7. Prodromou T., Demirer R. Oil Price shock and cost of capital: Does market liquidity play a role? // Energy Economics. 2022. pp. 1–39.
  8. Al Jabri S., Raghavan M., Vespignami J. Oil prices and fiscal policy in an oil-exporter country: Empirical evidence from Oman // Energy Econimics. 2022. vol. 111. pp. 1–33.
  9. Черная полоса Господству нефти в мире приходит конец. В 2020-м она получила удар, от которого может не оправиться. URL: https://lenta.ru/articles/2020/12/30/petroleum/. (дата обращения: 10.10.2022).
  10. Воробьев А.Е., Воробьев К.А., Тчаро Х. Цифровизация нефтяной промышленности // Изд-во «Спутник+». 2018. 327 с.
  11. Пескова Д.Р., Ходковская Ю.В., Шарафутдинов Р.Б. Цифровизация бизнес-процессов в нефтегазовых компаниях // Евразийский юридический журнал. 2018. № 9. С. 438–444.
  12. Тчаро Х., Воробьев А.Е., Воробьев К.А. Цифровизация нефтяной промышленности: базовые подходы и обоснование «интеллектуальных» технологий // Вестник Евразийской науки. 2018. № 2. С. 1–17.
  13. Абасова Х.А. Характеристика финансовых рисков и их особенности в нефтяной промышленности // Финансы и кредит. 2013. № 9. С. 61–68.
  14. Ващук Д.О., Курочкин Е.С., Беломестнов А.В. Цифровизация нефтегазовой промышленности // Инновационный потенциал цифровой экономики: Сб. научн. статей Междунар. науч.-практ. конф. (г. Курск, 28 октября 2021 г.). Курск: ЮЗГУ, 2021. С. 79–82.
  15. Козлова Д. Перспективы и барьеры цифровой трансформации нефтегазового комплекса России // Нефтегазовая вертикаль: Спецвыпуск. Аналитическое обозрение «Вектор». 2018. № 15–16. С. 19–26.
  16. Козлова Д.В., Пигарев Д.Ю. Интеллектуальная добыча почему России необходимо изменить подход к государственному стимулированию отрасли. // Neftegaz.Ru. 2018. № 7. С. 32–39.
  17. Tariq Z., Aljawad M.S., Hasan A., Murtaza M., Mohammed E., El-Husseine A., Alarifi S.A., Mahmoud M., Abdulraheem A. A systematic review of data science and machine learning applications to the oil and gas industry // Journal of Petroleum Exploration and Production Technology. 2021. no. 11. pp. 4339–4374.
  18. Sircar A., Yadav K., Rayavarapu K., Bist N., Oza H. Application of machine learning and artificial intelligence in oil and gas industry // Petroleum Research. 2021. no. 6. pp. 379–391.
  19. Hanga K.M., Kovalchuk Y. Machine learning and multi-agent systems in oil and gas industry applications: A survey // Computer Science Review. 2019. vol. 34. pp. 1–17.
  20. Куст скважин. URL: https://proektirovanie.gazprom.ru/about/subsidiaries/47/. (дата обращения: 10.10.2022).
  21. Силкина Т.С., Сахимова Э.Э., Лямина Н.Ф., Саушин А.З. Анализ высокотехнологичного метода добычи нефти с использованием уплотняющей сетки при бурении новой скважины в сложной кустовой системе // Новейшие технологии освоения месторождений углеводородного сырья и обеспечение безопасности экосистем Каспийского шельфа: Материалы XII Междунар. науч.-практ. конф. (г. Астрахань, 3 сентября 2021 г.). Астрахань: АГТУ, 2021. С. 62–65.
  22. Liu G., Wang G., Zhao Z., Ma F. A new pattern of cluster-layout for deep geothermal reservoirs: Case study from Dezhou geothermal field, China // Renewable Energy. 2020. pp. 484–499.
  23. Kheirollahi H., Chahardowli M., Simjoo M. A new method of well clustering and association rule mining // Journal of Petroleum Science and Engineering. 2022. vol. 214.
  24. Abramov A. Optimization of well pad design and drilling – well clustering // Petroleum Exploration and Development. 2019. no. 3. pp. 614–620.
  25. Арбузов В.Н. Эксплуатация нефтяных и газовых скважин Часть 1 // Изд-во ТПУ. 2011. 200 с.
  26. Лошаков Д.С., Васильев С.И., Милосердов Е.Е., Ганиев Д.Ф., Герлинский П.В. Проблемы обустройства кустовых оснований при наличии многолетних мерзлых пород // Горная промышленность. 2016. № 6. С 74–75.
  27. Денисов П.Г. Сооружение буровых //М: Недра. 1989. 397 с.
  28. Богаткина Ю.Г., Еремин Н.А., Лындин В.Н. Особенности бурения и формирования затрат в строительство нефтегазовых скважин кустовым методом Ханты-Мансийского АО // Проблемы экономики и управления нефтегазовым комплексом. 2021. № 10. С. 5–9.
  29. Ермолаев А.И., Кувичко А.М., Соловьев В.В. Модели и алгоритмы размещния кустовых площадок и распределения скважин по кустам при разработке нефтяных и газовых месторождений // Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности. 2011. № 9. С. 29–32.
  30. Можчиль А.Ф., Третьяков С.В., Дмитриев Д.Е., Гильмутдинова Н.З., Есипов С.В., Карачев А.А. Технико-экономическая оптимизация кустования скважин при интегрированном концептуальном проектировании // Нефтяное хозяйство. 2016. № 4. С. 126–129.
  31. Robertson E., Iyer N., Klenner R.C.L., Liu G. Optimization of unconventional well-pad area using reservoir simulation and intelligent sequential sampling // Unconventional Resources Technology Conference. 2017. pp. 1–12.
  32. Kheirollanhi H., Chahardowli M., Simjoo M. A new method of well clustering and association rule mining // Journal of Petroleum Science and Engineering. 2022. vol. 214. doi: 10.15530/urtec-2017-2673695.
  33. Шатровский А.Г., Чинаров А.С., Салихов М.Р. Группирование проектных скважин для размещения кустовых площадок на примере многопластового месторождения // PROНЕФТЬ. Профессионально о нефти. 2020. №3. С. 44–49.
  34. Kulakov E.D., Mikhalev A.S., Kuznetsov A.S., Sarenkov A.V., Shutalev A.D., Gorokhov A.P., Fedoreev A.E. Planning development automation of oil fields // AIP Conference Proceedings 2402. 2021. pp. 1–13.
  35. Обустройство нефтяных и газовых месторождений. Требования пожарной безопасности. URL: https://docs.cntd.ru/document/1200122146. (дата обращения: 10.10.2022).
  36. Cherif L., Merikhi B. A penalty method for nonlinear programming // RAIRO - Operations Research. 2019. vol. 53. no. 1. pp. 29–38.
  37. Mnif M., Pham H. Stochastic optimization under constraints // Stochastic Processes and their Applications. 2001. vol. 93. pp. 149–180.
  38. Horst R., Pardalos P.M., Thoai N.V. Introduction to Global Optimization // Kluwer Academic Publishers. 2000. 354 p.
  39. Schuster H.G., Just W. Determenistic Chaos // John Wiley & Sons. 2006. pp. 312.
  40. Pervaiz S., UI-Qayyum Z., Bangyal W., Gao L., Ahmad J. A systematic literature review on particle swarm optimization techniques for medical diseases detection // Comput Math Methods Med. 2021. pp. 1–10.
  41. Jiao J., Ghoreshi S., Moradi Z., Oslub K. Coupled particle swarm optimization method with genetic algorithm for the static-dynamic performance of the magneto-electro-elastic nanosystem // Engineering with Computers. 2022. no. 38. pp. 2499–2513.
  42. Chen H., Fan D., Huang W., Huang J., Cao C., Yang L., He Y., Zeng L. Particle swarm optimization algorithm with mutation operator for particle filter noise reduction in mechanical fault diagnosis // International Journal of Pattern Recognition and Artificial Intelligence. 2020. vol. 34. no. 10. pp. 1–8.
  43. Патент РФ RU2021682129 Программа "Smart Oil Planning v1.0" 30/12/2021.
  44. Lemarechal C. Lagrangian Relaxation // Lecture Notes in Computer Science. 2001. vol. 2241. pp. 112–156.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».