scienceitНаука. Инновации. ТехнологииScience. Innovations. Technologies2308-4758North-Caucasus Federal University10.37493/2308-4758.2024.4.7scienceit-702Research ArticleРАЗРАБОТКА И ЭКСПЛУАТАЦИЯ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ (технические науки)DEVELOPMENT AND OPERATION OF OIL AND GAS FIELDS (technical sciences)Анализ причин и эффективности борьбы с солеотложениями на добывающем фонде в Западной СибириАnalysis of the causes and methods used to mitigate scale deposits at the production wells in Western Siberiahttps://orcid.org/0009-0007-6402-5134ИвановД. А.IvanovD. A.

Денис Александрович Иванов – ведущий инженер отдела мониторинга добычи нефти и газа ООО «ЛУКОЙЛ-Инжиниринг», c 18.09.2024 главный специалист по гидродинамическому моделированию, Передовая инженерная школа нефти, Высшая школа нефти

Researcher ID: LDG-6022-2024

д. 3, стр. 1б, Покровский б-р, Москва, 109028;д. 186а, ул. Советская, г. Альметьевск, 423450

Denis A. Ivanov – Lead Engineer, Oil and gas production monitoring, LLC LUKOIL-Engineering as of 18 September 2024 Simulation Chief Specialist, Higher School of Petroleum, Advanced Petroleum Engineering School

Researcher ID: LDG-6022-2024

3, Bldg 1b, Pokrovsky Blvd, Moscow, 109028; 186a, Sovietskaya St., Almetyevsk, 423450

denis_a_ivanov@hotmail.comhttps://orcid.org/0009-0006-9000-9616ВалиевР. Ф.ValievR. F.

Рамиль Фаритович Валиев – ведущий инженер отдела мониторинга добычи нефти и газа

д. 3, стр. 1б, Покровский б-р, Москва, 109028

Ramil F. Valiev – Lead Engineer, Oil and Gas Production Monitoring

3, Bldg 1b, Pokrovsky Blvd, Moscow, 109028

ramil.valiev@lukoil.comhttps://orcid.org/0009-0003-6626-7621НадеенД. С.NadeenD. S.

Дмитрий Сергеевич Надеен – ведущий инженер отдела мониторинга добычи нефти и газа

д. 3, стр. 1б, Покровский б-р, Москва, 109028

Dmitry S. Nadeen – Lead Engineer, Oil and Gas Production Monitoring

3, Bldg 1b, Pokrovsky Blvd, Moscow, 109028

dmitry.nadeen@lukoil.comhttps://orcid.org/0009-0009-9669-8485ШагисламовР. Н.ShagislamovR. N.

Ришат Наилевич Шагисламов – начальник отдела мониторинга добычи нефти и газа

д. 3, стр. 1б, Покровский б-р, Москва, 109028

Rishat N. Shagislamov – Head of Oil and Gas Production Monitoring Unit

3, Bldg 1b, Pokrovsky Blvd, Moscow, 109028

rishat.shagislamov@lukoil.comhttps://orcid.org/0009-0006-5799-5039КожевниковР. Г.KozhevnikovR. G.

Руслан Геннадьевич Кожевников – старший менеджер управления обеспечения добычи нефти и производства сервисных работ

д. 11, Сретенский б-р, Москва, 101000

Ruslan G. Kozhevnikov – Senior Manager of Oil Production and Maintenance 

11, Sretensky Blvd, Moscow, 101000

ruslan.g.kozhevnikov@lukoil.comЛукойл-Инжиниринг; Высшая школа нефти, Передовая инженерная школа нефтиРоссияLUKOIL-Engineering; Higher School of Petroleum, Advanced petroleum engineering schoolRussian FederationЛУКОЙЛ-ИнжинирингРоссияLUKOIL-EngineeringRussian FederationЛУКОЙЛРоссияLUKOILRussian Federation20241301202504143178Copyright © Иванов Д.А., Валиев Р.Ф., Надеен Д.С., Шагисламов Р.Н., Кожевников Р.Г., 20252025Иванов Д.А., Валиев Р.Ф., Надеен Д.С., Шагисламов Р.Н., Кожевников Р.Г.Ivanov D.A., Valiev R.F., Nadeen D.S., Shagislamov R.N., Kozhevnikov R.G.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://scienceit.elpub.ru/jour/article/view/702

Проведен комплексный анализ всех отказов и замен глубиннонасосного оборудования (ГНО) на объектах одного региона Западной Сибири на осложненном солеотложениями фонде скважин. Всего было осуществлено порядка 2500 замен ГНО из-за отказов за период 2019–2023 гг. Все скважины с осложнениями были либо оснащены предвключенным устройством для предотвращения выпадения солей, либо на скважинах были проведены регламентные работы с использованием хим. реагентов. По итогам сбора и систематизации данных были идентифицированы основные объекты с наибольшим количеством отказов и осложнений. Всего выбрано 24 объекта, где было приведено порядка 1400 замен ГНО за этот период. Для этих объектов был проведен поиск системных причин образования солеотложений с проведением дополнительных аналитических исследований. Осложнения на объектах меловых и юрских отложений имеют разный характер происхождения. Опыт работы на юрских отложениях может быть использован для составления новых регламентов и методических рекомендаций, так как текущий комплекс мероприятий и программа работ имеют определенные недостатки. В рамках выполнения анализа подготовлена пилотная схема сбора, обобщения и анализа данных, которая далее может быть расширена до полноценной нейронной сети. В частности, проведено объединение нескольких баз данных и подготовлены новые базы данных на основании исходных лабораторных исследований, которые ранее не учитывали при анализе причин выхода оборудования из строя. Проанализированы подходы и результаты работ нескольких территориальных объединений, что позволяет выявить лучшие практики и провести сопоставление разных подходов и методов борьбы с осложнениями.

A comprehensive analysis of all failures and replacements of subsurface lifting equipment in one region of Western Siberia on a well stock with problems due to scale deposits has been carried out. In total, about 2,500 equipment replacements (electrical submersible pump) were carried out due to failures during the period 2019–2023. All wells with complications were either equipped with a pre-connected device to prevent scale precipitation, or routine maintenance was carried out on the wells using chemical agents. Based on the results of data collection and systematization, the main objects with the highest number of failures and complications were identified. A total of 24 formations were selected, where about 1,400 equipment replacements were carried out during this period. For these objects, a search was carried out to identify systemic causes of the formation of scale deposits with additional analytical studies. Complications at Cretaceous and Jurassic formation have different origins. Newly gained experience on Jurassic formation production can be used to draw up new regulations and methodological recommendations, since the current set of measures and the work program have certain limitations. As part of the analysis, a pilot scheme for data collection, generalization and analysis has been prepared, which can then be expanded to a full neural network. In particular, several databases were combined and new databases were prepared based on initial laboratory studies that had not previously been considered when analyzing the causes of equipment failure. The approaches and results independent producers are analyzed, which allows us to identify best practices and compare different approaches and methods of dealing with complications.

Западная Сибирьосложненный фонд скважинсолеотложениямеловые залежиюрские отложенияэлектроприводной центробежный насоснаработка на отказWestern Siberiawell stock with problemsscale depositsCretaceous depositsJurassic depositselectric submersible pumpmean time between failuresработа выполнялась в рамках договора между ООО «Лукойл-Инжиниринг» и ООО «Лукойл – Западная Сибирь» в 2023 году по абонентскому обслуживанию.the work was carried out under the agreement between LUKOIL- Engineering LLC and LUKOIL – Zapadnaya Sibir LLC in 2024 as part of a service contract.ReferencesSnoeyink V. L., Jenkins D. Water Chemistry // Published by Wiley. January 1991. 496 p.Snoeyink VL, Jenkins D. Water Chemistry. Published by Wiley. January 1991. 496 p.Бычинский В. А. Гидрогеология нефти и газа. Учебное пособие. Часть 1. Иркутский государственный университет, Иркутск, 2008. 221 с.Bychinsky VA. Hydrogeology of oil and gas. A study guide. Part 1. Irkutsk State University, Irkutsk, 2008. 221 p. (In Russ.).Карцев А. А. Гидрогеология нефтяных и газовых месторождений. Москва: Недра, 1972. 280 с.Kartsev AA. Hydrogeology of oil and gas fields. Moscow: Nedra; 1972, 280 p. (In Russ.).Киреева Т. А., Гусева О. В., Судо Р. М. Влияние химического состава пластовых вод нефтегазовых месторождений Западной Сибири на разработку залежей (на примере средне-Хулымского месторождения) // Вестник Московского университета. Серия 4: Геология. 2012. № 2. С. 35–44.Kireeva TA, Guseva OV, Sudo RM. The influence of the chemical composition of reservoir waters of oil and gas fields in Western Siberia on the development of deposits (on the example of the Sredne-Khulymskoye field). Moscow University Bulletin. Series 4. Geology. 2012;(2):35-44. (in Russ.).Фархутдинова А. И., Яркеева Н. Р. Анализ пластовых вод и прогнозирование выпадения солей на примере нефтяного месторождения Восточной Сибири // Вестник молодого ученого УГНТУ. 2022. № 1 (17). С. 38–44.Farkhutdinova AI, Yarkeeva NR. Analysis of produced water and prediction of salt precipitation in the example of the Eastern Siberia oil field. Vestnik molodogo uchenogo = Bulletin of the young scientist of USNTU. 2022;1(17):38-44. (In Russ.).Фаткуллин А. А., Галиев И. А. Солеотложения: причины и последствия // Современные технологии в нефтегазовом деле, сборник трудов международной научно-технической конференции, Октябрьский, 22–23 мая 2024 г. Уфа: Уфимский государственный нефтяной технический университет, 2024. С. 323–327.Fatkullin AA, Galiev IA. Salt deposition: causes and consequences. Modern technologies in the oil and gas industry, proceedings of the International Scientific and Technical conference, Oktyabrsky, May 22-23, 2024. Ufa: Ufa State Petroleum Technical University. 2024;323-327. (In Russ.).Аксенов Д. А. Эксплуатация скважин в условиях солеотложения // Академический журнал Западной Сибири. 2016. Т. 12. № 2 (63). С. 5.Aksenov DA. Operation of wells in conditions of salt deposition. Academic Journal of West Siberia. 2016;12(2(63)):5. (In Russ.).Фролов В. В., Невзорова А. Б. Эффективности эксплуатации насосного оборудования нефтяных скважин в условиях повышенного солеотложения // Стратегия и тактика развития производственно-хозяйственных систем: сборник научных трудов. Гомель: Гомельский государственный технический университет имени П. О. Сухого, 2023. С. 166–169.Frolov VV, Nevzorova AB. Efficiency of operation of pumping equipment of oil wells in conditions of increased salt deposition. Strategy and tactics of the development of production and economic systems: a collection of scientific papers. Gomel: Gomel State Technical University named after PO Sukhoi; 2023. P. 166-169. (In Russ.).Hajirezaie S., Wu X., Soltanian M.R., Sakha S. Numerical simulation of mineral precipitation in hydrocarbon reservoirs and wellbores // Fuel. 2019. Vol. 238. P. 462–472. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2018.10.101Hajirezaie S, Wu X, Soltanian MR, Sakha S. Numerical simulation of mineral precipitation in hydrocarbon reservoirs and wellbores. Fuel. 2019;238:462-472. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2018.10.101Masoodiyeh F., Mozdianfard M.R., Karimi-Sabet J. Solubility estimation of inorganic salts in supercritical water // The Journal of Chemical Thermodynamics. 2014. Vol. 78. P. 260–268. https://doi.org/10.1016/j.jct.2014.06.018Masoodiyeh F, Mozdianfard MR, Karimi-Sabet J. Solubility estimation of inorganic salts in supercritical water. The Journal of Chemical Thermodynamics. 2014;78:260-268. https://doi.org/10.1016/j.jct.2014.06.018Moghadasi J., Müller-Steinhagen H., Jamialahmadi M., Sharif A. Model study on the kinetics of oil field formation damage due to salt precipitation from injection // Journal of Petroleum Science and Engineering. 2004. Vol. 43. Issue 3–4. P. 201–217. https://doi.org/10.1016/j.petrol.2004.02.014Moghadasi J, Müller-Steinhagen H, Jamialahmadi M, Sharif A. Model study on the kinetics of oil field formation damage due to salt precipitation from injection. Journal of Petroleum Science and Engineering, 2004;43(3-4):201-217. https://doi.org/10.1016/j.petrol.2004.02.014Zhang P., Liu Y., Kuok S.C., Kan A. T., Tomson M. B., Development of modeling approaches to describe mineral scale deposition kinetics in porous medium and pipe flow system // Journal of Petroleum Science and Engineering. 2019. Vol. 178. P. 594–601. https://doi.org/10.1016/j.petrol.2019.03.070Zhang P, Liu Y, Kuok SC, Kan AT, Tomson MB, Development of modeling approaches to describe mineral scale deposition kinetics in porous medium and pipe flow system. Journal of Petroleum Science and Engineering, 2019;178:594-601. https://doi.org/10.1016/j.petrol.2019.03.070Шангараева Л. А., Максютин А. В., Султанова Д. А. Способы предотвращения солеотложения при разработке и эксплуатации залежей нефти // Современные проблемы науки и образования. 2015. № 1. С. 336.Shangaraeva LA, Maksyutin AV, Sultanova DA. Methods to prevent scale during the development and exploitation of oil field. Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya = Modern problems of science and education. 2015;(1):336. (in Russ.).Мавлембердин А. С., Кузьменков С. Г. Причины солевых отложений и методы борьбы с ними в скважинах, оборудованных УЭЦН Мамонтовского месторождения // Новая наука: от идеи к результату. 2024. № 5. С. 35–49.Mavlemberdin AS, Kuzmenkov S. G. The causes of salt deposits and methods of combating them in wells equipped with the ECP of the Mamontovskoye field. Novaya nauka: ot idei k rezul’tatu = New science: from idea to result. 2024;(5):35-49. (In Russ.).Новый концептуальный подход к защите погружного оборудования от солеотложений / Ивановский В. Н., Сабиров А. А., Донской Ю. А., Якимов С.Б., Исрафилов Р.Т. // Территория Нефтегаз. 2013. № 9. С. 12–16.Ivanovsky VN, Sabirov AA, Donskoy YuA, Yakimov SB, Israfilov RT. New conceptual approach to protection of submersible equipment from scales. Territoriya Neftegaz = Territory of Neftegaz. 2013;(9):12-16. (In Russ.).Сибиряков К. А. Разработка ингибитора комплексного действия для защиты от коррозии и солеотложения в процессе нефтедобычи // Новая наука: Проблемы и перспективы. 2016. № 121-3. С. 271–274.Sibiryakov KA. Development of comprehensive inhibitor for protection against corrosion and scaling in oil production. New science: Problems and prospects. 2016;(121-3):271-274. (In Russ).Интеллектуальные программно-аппаратные комплексы защиты скважинного оборудования от отложения солей / Ивановский В. Н., Сабиров А. А., Герасимов И. Н., Клименко К. И., Донской Ю. А., Деговцов А. В., Пекин С. С. // Территория Нефтегаз. 2015. № 4. С. 20–24.Ivanovskiy VN, Sabirov AA, Gerasimov IN, Klimenko KI, Donskoy YuA, Degovtsov AV, Pekin SS. Intelligent hardware and software systems protect downhole equipment from salt deposits. Territoriya Neftegaz = Territory of Neftegaz. 2015;(4):20-24. (In Russ.).Фаткуллин А. А. Обзор методов борьбы с солеотложениями // Современные технологии в нефтегазовом деле – 2024: сборник трудов международной научно-технической конференции, Октябрьский, 22–23 мая 2024 года. Уфа: Уфимский государственный нефтяной технический университет, 2024. С. 327–331.Fatkullin AA. Review of methods for combating salt deposits. Modern technologies in oil and gas business – 2024: proceedings of the international scientific and technical conference, Oktyabrsky, May 22-23, 2024. Ufa: Ufa State Petroleum Technical University; 2024;327-331.Митрошин А. В., Дубовцев А. С., Дулесова Л. Г. Анализ осложняющих факторов в процессе механизированной добычи нефти на предприятиях ПАО «Лукойл» // Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений. 2019. № 6. С. 57–60. https://doi.org/10.30713/2413-5011-2019-6(330)-57-60Mitroshin AV, Dubovtsev AS, Dulesova LG. Analysis of complicating factors during mechanized oil production at PJSC LUKOIL enterprises. Geologiya, geofizika i razrabotka neftyanykh i gazovykh mestorozhdenii = Geology, geophysics and development of oil and gas fields. 2019;(6):57-60. https://doi.org/10.30713/2413-5011-2019-6(330)-57-60 (In Russ.).Способ автоматического определения причины неполадки работы глубинно-насосного оборудования добывающей скважины на основе машинного обучения / Сафуанов Р. И., Заикин А. А., Нургалиев Д. К., Судаков В.А., Усманов С.А., Тахаув А.А. // Патент № 2763102 C1 Российская Федерация, МПК F04B 51/00, E21B 47/12.: № 2021110756: заявл. 16.04.2021: опубл. 27.12.2021, заявитель Публичное акционерное общество «Татнефть» им. В.Д. Шашина.Safuanov RI, Zaikin AA, Nurgaliev DK, Sudakov VA, Usmanov SA, Takhauv AA. A method for automatically determining the cause of a malfunction of the deep pumping equipment of a producing well based on machine learning. Patent No. 2763102 C1 Russian Federation, IPC F04B 51/00, E21B 47/12.: No. 2021110756: application 04/16/2021: publ. 12/27/2021, applicant VD Shashin Tatneft Public Joint Stock Company.Jansen van Rensburg N. Artificial Intelligence Can Reduce ESP Failures // J Pet Technol. 2019. Vol 71. No. 05. р. 16–17. https://doi.org/10.2118/0519-0016-JPTJansen van Rensburg N. Artificial Intelligence Can Reduce ESP Failures. J Pet Technol. 2019;71(05):16-17. https://doi.org/10.2118/0519-0016-JPTSaniya K., Navya Y., Firmansyah J.B., Supriya G., Prasanna N., Mahyar M., Malik A. Automated ESP Failure Root Cause Identification and Analyses Using Machine Learning and Natural Language Processing Technologies // Paper presented at the SPE Gulf Coast Section Electric Submersible Pumps Symposium, Virtual and The Woodlands, Texas, USA, October 2021. https://doi.org/10.2118/204519-MSSaniya K, Navya Y, Firmansyah JB, Supriya G, Prasanna N, Mahyar M, Malik A. Automated ESP Failure Root Cause Identification and Analyses Using Machine Learning and Natural Language Processing Technologies. Paper presented at the SPE Gulf Coast Section Electric Submersible Pumps Symposium, Virtual and The Woodlands, Texas, USA, October 2021. https://doi.org/10.2118/204519-MSAbhishek S., Praprut S., Sinha R.R. Integrating Domain Knowledge with Machine Learning to Optimize Electrical Submersible Pump Performance // Paper presented at the SPE Canadian Energy Technology Conference, Calgary, Alberta, Canada, March 2022. https://doi.org/10.2118/208972-MSAbhishek S, Praprut S, Sinha RR. Integrating Domain Knowledge with Machine Learning to Optimize Electrical Submersible Pump Performance. Paper presented at the SPE Canadian Energy Technology Conference, Calgary, Alberta, Canada, March 2022. https://doi.org/10.2118/208972-MSNagaraju R., Mayada S.A., Saeed A.S., Ayman E., Vanam P.R. ESP Failure Prediction in Water Supply Wells Using Unsupervised Learning // Paper presented at the Gas & Oil Technology Showcase and Conference, Dubai, UAE, March 2023. https://doi.org/10.2118/214010-MSNagaraju R, Mayada SA, Saeed AS, Ayman E, Vanam PR. ESP Failure Prediction in Water Supply Wells Using Unsupervised Learning. Paper presented at the Gas & Oil Technology Showcase and Conference, Dubai, UAE, March 2023. https://doi.org/10.2118/214010-MSKhabibullin R. A., Shabonas A. R., Gurbatov N. S., Timonov A.V. Prediction of ESPs Failure Using ML at Western Siberia Oilfields with Large Number of Wells // Paper presented at the SPE Russian Petroleum Technology Conference, Virtual, October 2020. https://doi.org/10.2118/201881-MSKhabibullin RA, Shabonas AR, Gurbatov NS, Timonov AV. Prediction of ESPs Failure Using ML at Western Siberia Oilfields with Large Number of Wells. Paper presented at the SPE Russian Petroleum Technology Conference, Virtual, October 2020. https://doi.org/10.2118/201881-MS

The authors declare that there are no conflicts of interest present.