Smart Fields and Wells
Total Page:16
File Type:pdf, Size:1020Kb
Alexander N. Eremin, Anton N. Eremin, Nikolai A. Eremin SMART FIELDS AND WELLS A Textbook Publishing Center of Kazakh-British Technical University (KBTU) JSC Almaty 2013 Александр Николаевич Еремин, Антон Николаевич Еремин, Николай Александрович Еремин УМНЫЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ И СКВАЖИНЫ Учебное пособие Издательский центр АО «Казахстанско- Британский Технический Университет» Алматы 2013 Al.N. Eremin, An.N. Eremin, N.A. Eremin SMART FIELDS AND WELLS A Textbook Approved by the Educational - Methodical Council of Kazakh-British Technical University (KBTU) JSC/Protocol No… dated October 2013 as a textbook for the students, undergraduates and doctorates of the engineering- technical specialties of the discipline "Oil and Gas Business". Publishing Center of Kazakh-British Technical University (KBTU) JSC Almaty 2013 Еремин Ал. Н., Еремин Ан. Н., Еремин Н.А. УМНЫЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ И СКВАЖИНЫ Учебное пособие Рекомендовано к изданию Учебно-методическим советом АО «Казахстанско-Британский технический университет» (протокол № 4 от 22.10.2013) в качестве учебного пособия для студентов магистрантов и докторантов инженерно-технических специальностей дисциплины «Нефтегазовое дело» Издательский центр АО «Казахстанско- Британский Технический Университет» Алматы 2013 УДК 622.1/.2 (075.8) ББК 33.36я73 Е66 Рекомендовано к изданию Учебно-методическим советом АО «Казахстанско- Британский технический университет» (протокол № 4 от 22.10.2013) Alexander N. Eremin Е66 Smart Fields and wells: A textbook (in English)/ Alexander N. Eremin, Anton N. Eremin, Nikolai A. Eremin. – Almaty: “Kazakh-British Technical University” JSC, 2013. - 344 p.: ill. ISBN 978-601-269-053-8 The textbook is dedicated to the issues of the innovative development of the oil and gas fields: the smart oil and gas company, the smart oil and gas field, the smart well. The examples of the implementation of the artificial intelligence to the smart fields of the first and second generations are given. The design of the smart production and the injection wells; the inflow and injectivity control devices are described. The modern techniques of the control of the exploration, the drilling, the development and the operation in real time are presented. The main features of the revolution in science and technology in the development of hydrocarbon resources of the World Oceans are given: the creation of underwater fiber-optic grids for the collection and the transmission of the offshore field metadata; the development of the second generation of the smart fields and wells, the standardization of the metadata in the drilling, the oil and gas production, the use of a new generation of the high-performance computing systems and the database management of the geological and field metadata. For the students, the undergraduates and the doctorates of the engineering- technical specialties of the discipline "Oil and Gas Business", for the engineering and technical workers of the oil and gas industry. Reviewers: Doctor of Sciences, Professor of Kazakh –British Technical University (KBTU) JSC Davlet Mukhamedzhanovich Sheikh-Ali (Tynyshpayev) PhD, Professor, chief of the chair “Exploitation and Maintenance of oil and gas fields”, KazNTU named after K.I.Satpayev, Talgat Albayevitch Ensenbayev This publication is the property of "Kazakh-British Technical University "JSC and its reproduction (play) by any means are prohibited without the consent of the University. 5 УДК 622.1/.2 (075.8) ББК 33.36я73 ISBN 978-601-269-053-8 © Ерѐмин Ал.Н., Ерѐмин Ан.Н., Ерѐмин Н.А., 2013 © АО «Казахстанско-Британский технический университет», 2013 © Аязбаева Зарина, оформление и дизайн учебного пособия, 2013 6 УДК 622.1/.2 (075.8) ББК 33.36я73 Е66 Ерѐмин Ал. Н. Е66 Умные месторождения и скважины: Учеб. пособие (на английском языке)/ Ал. Н. Ерѐмин, Ан. Н. Ерѐмин, Н. А. Ерѐмин – Алматы: АО «Казахстанско-Британский технический университет». – 344 с.: ил. ISBN 978-601-269-053-8 Данное учебное пособие посвящено вопросам современной разработки нефтяных и газовых месторождений: умная нефтегазовая компания, умное нефтегазовое месторождение, умная скважина. Рассмотрены примеры реализации элементов систем искусственного интеллекта на умных месторождениях первого и второго поколений. Описаны конструкции умных добывающих и нагнетательных скважин, устройств контроля притока и приемистости. Описаны современные методы управления процессами поиска, разведки, бурения, разработки и эксплуатации в режиме реального времени. Приведены основные особенности революции в науке и технике при освоении углеводородных богатств Мирового океана: создание подводных оптоволоконных решеток для сбора и передачи метаданных с морских промыслов; разработка второго поколения «умных» скважин и месторождений; стандартизация данных в бурении, добыча углеводородов; использование новой генерации высокопроизводительных вычислительных комплексов и систем управления базами геолого-промысловых метаданных. Для студентов, магистрантов и докторантов инженерно-технических специальностей дисциплины «Нефтегазовое дело», для инженерно-технических работников нефтяной и газовой промышленности. 7 Рецензенты: доктор техн. наук, профессор АО «Казахстанско-Британский технический университет» Давлет Мухамеджанович Шейх-Али (Тынышпаев) профессор, заведующий кафедрой «Эксплуатация и обслуживание месторождений нефти и газа», КазНТУ им. К.И. Сатпаева, Талгат Аблаевич Енсепбаев Данное издание является собственностью АО «Казахстанско-Британский технический университет» и его репродуцирование (воспроизведение) любыми способами без согласия университета запрещается. УДК 622.1/.2 (075.8) ББК 33.36я73 ISBN 978-601-269-053-8 © Ерѐмин Ал.Н., Ерѐмин Ан.Н., Ерѐмин Н.А., 2013 © АО «Казахстанско-Британский технический университет», 2013 © Аязбаева Зарина, оформление и дизайн учебного пособия, 2013 8 Introduction The textbook “Smart Fields and Wells” is based on the courses of lectures given to the students: Kazakh-British Technical University (KBTU) JSC – “Production Technology” (2011-13 yy.) and “Offshore Field Development” (2013 y.); Gubkin Russian State University of Oil and Gas – “The Management of the Development of Smart Fields” (2010 – 13 yy.) Moscow Institute of Physics and Technology (MIPT, Russian State University) – ”The Technologies of the Management in Real Time” (2012-3 yy.) The textbook is directed towards BSc, MSc and PhD students specializing in the application of the technologies of the management of the development of oil and gas fields in real-time. The objective of the textbook is to give a basic understanding and knowledge of the innovative technologies of the offshore oil and gas fields, smart fields and wells of the first and second generations. The textbook gives the students the insights into the fundamentals of the developing offshore and onshore smart oil fields and wells of the first and second generations and acquaints them with the scope of work associated with the operations of the smart oil and gas wells in real time. The contents of the textbook include the conceptual design, specifics of the exploration, the reservoir and production engineering for the offshore field development, platforms and subsea solution concepts, offshore pipelines and subsea processing facilities, the petroleum legislation, the project economics, the risk and decision making. The textbook gives the students a thorough understanding of the scope of work associated with the development of offshore oil and gas field. Key objectives of this textbook are: . Give the student a broad overview of the scope of work associated with the development of smart oil and gas field and wells . Give the students specifics of exploration, drilling, reservoir and production engineering of smart fields in real time 9 . Acquaint the students with the types of the first generation of smart fields and wells (2002 - 2012 yy.), including the integrated development systems, the processing facilities, and the infield gathering and transportation of hydrocarbons . Acquaint the students with the basics of petroleum environmental system in real time . Give the students an extended overview on the project design of smart fields, stages in decision making associated with the project design, the computer simulation and the project execution in real time . Enable the students to estimate the necessary measures for the implementation of the information and communication technologies in new and old fields . Give the students the understanding of the control centers of exploration, drilling, development, operation of oil and gas fields in real time. The following topics are discussed: . Smart industrial complex and Smart oil company in chapter 1; . Conceptual and system design of the smart oil and gas fields in chapter 2; . Smart Field Automation basics, ICT: measurement, sensor, and fiber optic sensors in chapter 3; . Specifics of the integrated reservoir modeling and the simulation of the smart oil and gas fields in chapter 4; . Petroleum Exploration in Real Time in chapter 5; . Drilling in real time in chapter 6; . Basics of Smart production and injection wells in chapter 7; . Smart Field Development in chapter 8; . Reservoir and Well Robotics in chapter 9; 10 . Smart and Integrated Operations, Smart Well management and operations in chapter 10; . Smart Oil and Gas Treatment in chapter 11; . Smart Oil and Gas Infield Transport in chapter 12; . Ecomonitoring in Real Time in chapter 13; . Smart Asset Operations, Risk assessment and decision analysis in chapter 14; . POSC’ standards for oil and gas data - WITSML, PRODML, RESQML