DEVELOPMENT AND MODERNITY

Intelligent sensor networks for monitoring well conditions and reservoir pressure

Authors

  • Nikolay A. Vintovkin Moscow Institute of Modern Academic Education, 115191, Moscow, Gamsonovsky lane, 2

How to cite

GOST Vintovkin N. A. Intelligent sensor networks for monitoring well conditions and reservoir pressure // Academic Research Journal. 2025. Vol. 3. No. 9. P. 64-73. DOI: 10.25726/x4982-8368-3628-z
APA Vintovkin, N. A. (2025). Intelligent sensor networks for monitoring well conditions and reservoir pressure. Academic Research Journal, 3(9), 64-73. https://doi.org/10.25726/x4982-8368-3628-z

Abstract

The article substantiates the relevance of implementing intelligent sensor networks (ISN) for continuous monitoring of well conditions and reservoir pressure under conditions of high depletion of the well stock and the inertia of traditional control. It formulates the goal of quantitatively assessing the operational, predictive, and economic advantages of ISN compared with periodic measurements and wellhead telemetry. The materials and methods include five-year observations of 50 production wells in Western Siberia, where 10 wells are equipped with pilot industrial ISN (DTS/DAS and an array of point pressure sensors with LoRaWAN), and 40 are monitored using traditional approaches, with ISN data sampling at 1-second intervals and a total data volume exceeding 10 TB. Data processing was carried out using wavelet filtering and the Kalman algorithm, correlation-regression analysis, k-means/DBSCAN clustering for anomaly detection, and LSTM recurrent neural networks for reservoir pressure forecasting, with accuracy comparison to hydrodynamic and ARIMA models. ISN drastically increase operational responsiveness: the average data acquisition time is reduced from 24.73 hours to 0.02 hours, processing delay from 125.40 minutes to 1.15 minutes, and the update frequency rises from 0.85 to 43,200 times per day, effectively shifting control from discrete to quasi-real-time. For 30-day forecasting, LSTM achieves MAPE = 1.12% and RMSE = 0.16 MPa with , surpassing hydrodynamic models (MAPE = 8.43%) and ARIMA on ISN data (MAPE = 3.12%), which increases confidence in operational decision-making. In critical complication diagnostics, the average detection time for water breakthrough, sand production, and cavitation is reduced from 72.5/48.2/24.0 hours to 0.5/0.2/0.1 hours, with classification accuracy of 98.6–99.8%, enabling prevention of incident escalation. Economic assessment shows a reduction in OPEX by 18.57%, an increase in operating efficiency from 92.4% to 98.1%, and a decrease in losses due to emergency downtime by 85.21% per well per year, yielding a positive integral effect. The discussion interprets the synergetic effects: dense ISN data streams improve model accuracy, accelerating and reliably verifying anomaly detection, which translates into increased technical readiness and cost reduction. The study concludes that a transition toward a digital oilfield with dynamic digital twins of wells and reservoirs is underway and outlines prospects for integrating ISN with geophysical data and expanding neural network architectures to identify multifactor dependencies.

Keywords

intelligent sensor networks reservoir pressure well monitoring LSTM digital oilfield

References

Боревский Б.В., Ракунов А.Б., Секерина И.Н. Особенности обустройства измерительной аппаратуры и ведения мониторинга самоизливающих газоводяным флюидом скважин // В сборнике: Перспективы развития инженерных изысканий в строительстве в Российской Федерации. Материалы Пятнадцатой Общероссийской научно-практической конференции изыскательских организаций. 2019. С. 645–653.

Веревкин А.П., Ельцов И.Д., Кирюшин О.В., Зозуля Ю.И. Интеллектуализация управления системой поддержания пластового давления // Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности. 2007. № 4. С. 40–43.

Гейхман М.Г., Колесниченко В.П., Климов В.В., Аносов Э.В., Кравцов И.Н., Ретюнский С.Н. Новые технические средства, технологии и методология геолого-геофизического контроля технического состояния крепи газовых и газоконденсатных скважин, в том числе и скважин с аномально высокими пластовыми давлениями и температурой. Краснодар, 2011. 265 с.

Денисламов И.З., Еникеев Р.М., Денисламова Г.И. Перспективы исследования интеллектуальных нефтедобывающих скважин // Время колтюбинга. Время ГРП. 2014. № 3. С. 56–58.

Каюмов И.Р. Внедрение системы "интеллектуальной скважины" в разработки нефтяных и газовых месторождений // В сборнике: Современные технологии: достижения и инновации 2023. Сборник трудов Всероссийской молодежной научно-практической конференции. Стерлитамак, 2023. С. 188–190.

Коловертнов Г.Ю., Ишинбаев Н.А., Коловертнов Ю.Д. Измерение давления и температуры в скважине одним датчиком // В сборнике: Проблемы эффективности производства на северных нефтегазодобывающих предприятиях. Доклады и сообщения 11-ой научно-технической конференции. ПО Уренгойгазпром. 1994. С. 6–8.

Кульчицкий В.В. Интеллектуальные скважинные системы управления разработкой месторождений нефти и газа // Интервал. Передовые нефтегазовые технологии. 2002. № 6. С. 34–37.

Ланчаков Г.А., Кучеров Г.Г., Кульков А.Н., Пономарев А.Н., Емец С.В., Коловертнов Ю.Д., Ковшов В.Д., Коловертнов Г.Ю. Разработка и промышленное внедрение информационно-измерительных систем нового поколения для исследования скважин и контроля газогидродинамических параметров продуктивных пластов нефтегазовых месторождений. Москва, 2000. 52 с.

Лобанков В.М. Инструментальные погрешности скважинных измерений параметров нефтегазовых пластов // Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности. 2007. № 8. С. 18–22.

Марков В.А., Шулаев В.Ф., Масленников В.И., Иванов О.В. Современные геофизические технологии диагностирования технического состояния эксплуатационных скважин // Нефтепромысловое дело. 2007. № 12. С. 26–29.

Нухаев М.Т., Семикин Д.А. Мониторинг горизонтальных скважин обзор технологий исследования и постоянного контроля работы протяженных горизонтальных скважин при разработке контактных запасов // Деловой журнал Neftegaz.RU. 2018. № 7 (79). С. 62–66.

Распопов Р.В. Технология контроля среднезонального давления по данным динамики состояния скважины // В сборнике: Проблемы геологии и освоения недр. Труды XV Международного симпозиума имени академика М.А. Усова студентов и молодых ученых, посвященного 110-летию со дня основания горно-геологического образования в Сибири. 2011. С. 124–126.

Савицкий В.О. Автоматизированная система мониторинга ремонта нефтяных скважин // В сборнике: Новые математические методы и компьютерные технологии в проектировании, производстве и научных исследованиях. Материалы XXI Республиканской научной конференции студентов и аспирантов. Гомель, 2018. С. 344–345.

Самоделкина С.В. Использование беспроводных сенсорных сетей для мониторинга состояния нефтепроводов // Прогрессивные технологии развития. 2012. № 11. С. 67–69.

Самохин А.В. Возможности скважинной термометрии при мониторинге углеводородного загрязнения на эксплуатируемых скважинах подземных хранилищ газа // Вестник Московского университета. Серия 4: Геология. 2006. № 6. С. 57–59.

Issue

Section

DEVELOPMENT AND MODERNITY

Metrics

79 views
0 downloads
Want to publish with us?
Submit an article

Machine-readable metadata

Similar Articles

1 2 > >> 

You may also start an advanced similarity search for this article.