Исследование и разработка способов добычи газа на поздних стадиях эксплуатации месторождений тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.17, кандидат технических наук Морозов, Игорь Сергеевич

• Морозов, Игорь Сергеевич
• кандидат технических наук
• 2011

Оглавление диссертации кандидат технических наук Морозов, Игорь Сергеевич

ВВЕДЕНИЕ.

1. ОБЗОР ПРЕДЫДУЩИХ ИССЛЕДОВАНИЙ В ОБЛАСТИ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ' И ЭКСПЛУАТАЦИИ ПРОМЫСЛОВ.

1.1 Проблемы разработки нефтяных и газовых месторождений и эксплуатации скважин.

1.2 Проблемы подготовки газа к дальнему транспорту.

1.2.1 Адсорбционная осушка газа.

1.2.2 Абсорбционная осушка газа.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование и разработка способов добычи газа на поздних стадиях эксплуатации месторождений»

Актуальность проблемы^

В Западнош Сибири, добывается 70 % российской нефти и 91% российского газа. Премьер-министром РФ В.В. Путиным поставлена, задача в ближайшее десятилетие увеличить годовую добычу газа в 1,5 раза и довести ее до 1 трлн. кубометров. Важная- роль в. решении этой проблемы» отводится^ сеноманскому газу, ресурсы которого достаточно велики. В настоящее время добыча газа из сеноманских залежей составляет около 80 % в балансе общероссийской добычи. Районы газодобычи достаточно развиты в социальном и экономическом отношении, и, следовательно, имеют приоритет освоения [54. 55. 56].

Для поддержания должных уровней добычи газа из месторождений, находящихся на поздней стадии разработки, а также принятия эффективных мер по использованию остающегося в них низконапорного газа, необходимы новые научно-технические и технологические решения. В таких условиях требуется комплексный подход к управлению разработкой месторождений на базе внедрения инновационных решений, проведения своевременной модернизации и технического перевооружения промыслов, оптимизации, режимов работы промыслового оборудования. Успешным примером реализации комплексного подхода к проблемам разработки является Медвежье месторождение. ООО «Газпром добыча Надым» осуществляет здесь добычу газа начиная с 1972 г. До последнего времени эксплуатация залежи осуществлялась согласно «Проекта доразработки сеноманской газовой залежи Медвежьего газоконденсатного месторождения на заключительной стадии эксплуатации», выполненного ООО «ТюменНИИгипрогаз» в 2005г. В конце 2010 г. при непосредственном участии автора выполнен новый проектный документ, в котором основной упор сделан на модернизацию промыслового оборудования с учетом существующих реалий разработки месторождения и эксплуатации промыслов.

Основными проблемами на месторождениях, находящихся на завершающем этапе разработки, являются: снижение добывных возможностей пласта и продуктивностей скважин; обводнение залежей и интенсивные водо- и пескопроявления при работе скважин; физический и моральный износ промыслового оборудования, требующий постоянного обновления и соответственно значительных объемов капитальных вложений в реконструкцию и техническое перевооружение объектов.

Актуальность проблемы добычи газа в условиях истощенных залежей заключается в необходимости создания новых технических средств и выработки технологических решений, направленных на достижение максимальной текущей и конечной газоотдачи при сохранении уровня рентабельного производства.

В приведенном ниже исследовании обобщен сорокалетний опыт разработки сеноманской газовой залежи Медвежьего месторождения, предложены новые научные и технические решения, направленные на интенсификацию добычи газа, повышение эффективности и качества подготовки углеводородного сырья.

Цель работы

Повышение газоотдачи продуктивных пластов при эксплуатации истощенных газовых месторождений, за счет совершенствования технико-технологических решений по добыче газа.

Основные задачи исследований

1. Анализ проблем повышения газоотдачи пластов на уникальных по запасам месторождениях с учетом геолого-промысловых особенностей, степени выработки запасов, гидродинамического состояния залежей и режимов работы промыслового оборудования.

2. Разработка методов увеличения текущей и конечной газоотдачи залежей с учетом особенностей освоения и эксплуатации высокопродуктивных залежей на примере Медвежьего месторождения.

3. Теоретические исследования и экспериментальное подтверждение методов расчета аппаратовs воздушного' охлаждения (ABO), как одного из важнейших элементов эффективной системы добычи газа.

4. Апробация способов, видов и объектов модернизации- газовых промыслов в условиях истощения запасов и падающей добычи.

Научная новизна

1. Научно обоснованы условия,, обеспечивающие эффективную добычу газа в условиях разработки истощенных сеноманских залежей севера Западной Сибири, заключающиеся в- эффективном контроле за изменением основных параметров разработки, оптимизации режимов работы скважин и другого промыслового оборудования, своевременной модернизации элементов системы добычи газа.

2. Теоретически обоснованы. новые принципы рациональной доразработки крупных газовых залежей, заключающиеся в минимизации потерь пластовой энергии за счет нерациональных перетоков газа, предотвращении преждевременного обводнения продуктивных пластов, оптимизации работы системы «пласт - скважина - газосборные сети -подготовка и компремирование газа».

3. Разработаны новые методы расчета эффективности работы аппаратов воздушного охлаждения и предложены алгоритмы управления режимами работы ABO, позволяющие обеспечить эффективное компремирование газа при минимальных энергетических затратах.

Практическая ценность и реализация работы

Автором предложены и внедрены новые научно-технические решения по реконструкции систем сбора газа с целью перераспределения отборов по площади и повышения коэффициента газоотдачи путем оптимизации работы обводняющихся скважин.

Проведенные исследования позволили решить следующие технологические и технико-экономические задачи:

• сократить на 1-2 % потери пластовой энергии при разработке крупных газовых месторождений за счет перераспределения уровней добычи между эксплуатационными участками;

• обеспечить минимальное выбытие скважин из эксплуатации- по причинам их низкой продуктивности и обводнения;

• осуществить ряд мероприятий по реконструкции промыслового-оборудования, обеспечивающих выполнение плановых заданий по добыче* газа (объединение систем подготовки газа, перераспределение потоков в системе сбора, автоматизация работы скважин и др.)',

• усовершенствовать, схему функционирования аппаратов воздушного охлаждения в жестких условиях компремирования, что позволило уменьшить затраты энергии на 14-15 %;

• сократить на 5-10 % потери давления в системе внутрипромыслового транспорта газа.

Основные результаты работы вошли в технологические регламенты по эксплуатации скважин, УКПГ, газосборных коллекторов и шлейфов, а также в проектные документы по разработке Медвежьего, Юбилейного и Ямсовейского. месторождений и в технический проект реконструкции газовых промыслов Медвежьего месторождения.

Область исследований включает совершенствование методов прогнозирования и регулирования разработки газовых месторождений и эксплуатации промысловых объектов в единой системе «пласт-скважина-газосборные сети-подготовка и транспорт газа».

Указанная область исследования соответствует паспорту специальности 25.00.17 - Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений, а именно по пункту 2: «Геолого-физические и физико-химические процессы, протекающие в пластовых резервуарах и окружающей геологической среде при извлечении из недр нефти и газа известными и создаваемыми вновь технологиями и техническими средствами для создания научных основ эффективных систем разработки месторождений углеводородов и функционирования подземных хранилищ газа» и по пункту 4: «Технологии и технические средства добычи и подготовки скважинной продукции, диагностика оборудования и промысловых сооружений, обеспечивающих добычу, сбор и промысловую подготовку нефти и газа к транспорту, на базе разработки научных основ ресурсосбережения и комплексного использования пластовой энергии и компонентов осваиваемых минеральных ресурсов».

За помощь и поддержку при подготовке диссертации автор признателен А.Г. Ананенкову, O.E. Аксютину, В.В. Черепанову, H.A. Гафарову, С.Н. Меньшикову, О.М. Ермилову, А.Н. Лапердину.

Заключение диссертации по теме «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений», Морозов, Игорь Сергеевич

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

Приведенное исследование посвящено научному обоснованию и* практическому использованию* современных технологий эксплуатации газовых промыслов, позволяющих существенно повысить эффективность процесса разработки истощенных газовых месторождений: В~ качестве' объекта* исследований выбрана сеноманская газовая залежь Медвежьего месторождения, а предметом исследования является взаимосвязь разработки с режимами работы наземных промысловых систем (система внутрипромыслового сбора газа, установки комплексной подготовки газа, система компремирования).

На сегодняшней стадии выработки запасов газа на Медвежьем месторождении факторами, ограничивающими газоотдачу, наряду с геолого-промысловыми (снижение запаса пластовой энергии, уменьшение продуктивности, снижение степени дренирования залежи, обводнение скважин), являются и технологические (ограниченная пропускная способность, шлейфов, требования к качеству подготовки газа, обеспечение безопасного проведения работ и др.).

В результате обобщения данных по истории разработки месторождения, технике и технологии добычи газа автором сделаны следующие выводы:

1. Установлено, что основными проблемами добычи газа из залежей, находящихся на заключительном этапе разработки, являются: снижение добывных возможностей; обводнение и интенсивные водо- и пескопроявления в добывающих скважинах; физический и моральный износ промыслового оборудования, требующий постоянного обновления, реконструкции и технического перевооружения. Сезонные изменения в объемах добычи газа также отрицательно сказываются на работе скважин и промыслового оборудования, работающих в нестабильном режиме.

2. По результатам анализа различных подходов к проблеме оценки запасов газа предложен метод определения конечного коэффициента газоотдачи, основанный на учете как геолого-промысловых параметров, так и состояния обустройства промыслов, позволяющий выработать рекомендации по реконструкции объектов добычи газа. Обоснован принцип оперативного регулирования' разработки газовых и газоконденсатных месторождений, заключающийся в минимизации потерь давления в системе «пласт - скважина -газосборные сети - ДКС - УКПГ», позволяющий повысить конечную газоотдачу на 1-2 %.

3. Выполнен теоретический анализ влияния основных параметров, регулирующих органов на характеристики рециркуляционного регулирования. Доказано, что трехжалюзийное синхронное однопараметрическое регулирование в практическом большинстве случаев является безальтернативным.

4. Предложены способы актуализации промыслового оборудования к существующим решениям разработки истощенных газовых месторождений; что позволило обеспечить выполнение проектных решений и увеличить газоотдачу пласта (технические решения по замене газосборных коллекторов на меньший диаметр; модернизация абсорберов осушки газа с использованием структурированной насадки; применение систем телеметрии и телемеханики для основного фонда добывающих скважин; объединение нескольких шлейфов в один коллектор; сокращение количества УКПГ путем их переоборудования в сборные пункты).

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Морозов, Игорь Сергеевич, 2011 год

1. Алиев 3.С., Бондаренко В.В. Руководство по проектированию разработки газовых; и газоконденсатных месторождений.-Печера: издательство; «Печерское время», 2002. 894 с.

2. Басниев К.С., Дмитриев Н.М., Розенберг Г.Д. Нефтегазовая гидромеханика. М., Ижевск, 2003. - 479 с.

3. Борисенко З.Г. Методика геометризации резервуаров и залежей; нефти и газа. М.: Недра, 1980. - 206 с.

4. Браунли К.А. Статистическая теория и методология в науке и технике: М.: Недра, 1977. - 408 с.

5. Гордеев В.Н. Повышение эффективности эксплуатации скважин и регулирования' разработки обводняющихся газовых залежей Крайнего Севера. Диссертация на соискание ученой степени к.т.н. Надым, 1997. - 130с.

6. Гриценко А.И. Научные основы промысловой обработки углеводородного сырья. М.: Недра, 1977. -239 с.

7. Гриценко А.И., Нанивский Е.М., Ермилов О.М.и др. Регулирование разработки газовых месторождений Западной Сибири. М.: Недра, 1991. - 304с.

8. Давлетов K.M. Влияние геометрических факторов на результаты теоретических исследований ABO газа // Науч.-техн. сб. Сер. Природный газ в качестве моторного топлива. Подготовка, переработка и использование газа. -М.: ИРЦ Газпром, 1998а. № 3-4. - С 40-51.

9. Давлетов K.M. Влияние неоднородности полей входных температур и расходов воздуха на параметры ABO газа // Технология нефти и газа. 2005. -№ 5-6 (40-41). - С. 151-158.

10. Давлетов K.M. Влияние режимных параметров на результаты теоретических исследований ABO газа // Науч.-техн. сб. Сер. Природный газ вкачестве моторного топлива. Подготовка, переработка и использование газа. -М.: ИРЦ Газпром, 1998а. № 3-4. - С 14-24.

11. Давлетов K.M. Повышение эффективности эксплуатации^ аппаратов воздушного охлаждения газа на промыслах Крайнего Севера: Дис. .канд. техн. наук. Уфа: УГНТУ, 1998. - 200 с.

12. Дементьев Л.Ф. Системные исследования в нефтегазопромысловой геологии. М.: Недра, 1988. - 204 с.

13. Дементьев Л.Ф., Туренков H.A., Кирсанов А.Н. и др. Системный? подход к созданию геолого-газодинамических моделей. Обз.информ. Геология и разведка газовых и газоконденсатных месторождений. М.: ВНИИЭгазпром, 1984. - Вып.5. - 44 с.

14. ДубинайИ., Шарипов А.М. Совершенствование технологии изоляции водопритоков на Уренгойском месторождении // Обз. информ. Сер.i Разработка и эксплуатация газовых и газоконденсатных месторождений.- М.:1. ИРЦ Газпром, 1999.- 33 с.

15. Ермилов О.М., Алиев З.С., Ремизов В.В. Эксплуатация газовых скважин / и др. М.: Наука, 1995. - 359с.

16. ЗакировИ.С., Закиров Э.С. Регулирование разработки месторождений природных углеводородов // Газовая промышленность. М., < 1997, №7. - С.68-71.

17. Закиров С.Н. Анализ проблемы «Плотность сетки скважин -нефтеотдача».-М.: Издательский Дом «Грааль», 2002.- 314 с.

18. Закиров С.Н., Закиров Э.С., Закиров И.С., Ваганова М:Н., Спиридонов А.В. Новые принципы и технологии разработки месторождений: нефтиш газа;-МлРАН, Институт проблем1нефтии газщ 2004-520 е. .

19. Кабанов НИ. Фазовое распределение и экологические вопросы использования метанола в качестве антигидратного реагента //Научно-технический обзор. Серия «Подготовка и переработка газа и газового конденсата». М.: ИРЦ Газпром. 1996. 20 с.

20. Кирсанов С.А. Совершенствование методов обоснования рациональных режимов эксплуатации газовых и газоконденсатных скважин на примере Ямбургского месторождения. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук.-Тюмень, 2001.-138 с.

21. Кондрат P.M., Закиров С.Н., Сомов Б.Е. и др. Повышение газоотдачи на заключительной» стадии разработки месторождений при водонапорном режиме. -NL: ВНИИЭгазпром, 1987. 44 с.

22. Коррективы комплексного, проекта разработки сеноманской залежи Заполярного месторождения : Отчет /000»ТюмеНИИгипрогаз»; Руководитель В.Н. Маслов. Тюмень, 1999. - 406с.,

23. Крылов А.П: Состояние теоретических работ по проектированию разработки, нефтяных месторождений и задачи по улучшению этих работ // Сб.» Опыт разработки нефтяных месторождений:- М.: Гостоптехиздат, 1957.- С. 116-139.

24. Крылов А.П., БелашП.М., Борисов Ю.П., БучинА.Н., Воинов В.В. Проектирование разработки нефтяных месторождений.- М.: Гостоптехиздат, 1962.- 730 с.

25. Крылов Г.В., Лапердин А.Н., Маслов В.Н. Совершенствование методов геологического изучения, анализа и проектирования разработки газовых месторождений севера Западной Сибири. -Новосибирск. Издательство СО РАН, 2005. -392с.

26. Кэмпбел Д.М. Очистка и переработка природных газов. Пер. с англ. -М.: Недра. 1977. - 349 с.

27. Лапердин А.Н. Оперативный подсчет запасов газа по Медвежьему месторождению // Тез. докл. конф. молодых ученых и специалистов.Дела и мысли молодых на освоение сибирских недр. - Тюмень, 1978 - С. 9.

28. Лапердин А.Н., Козинцев А.Н., Плотников A.A. Использование западно-сибирских подземных напорных вод для производства йода. -Новосибирск: издательство СОР, 2005. 127с.

29. Маскет М. Течение однородных жидкостей в пористой среде (пер. с англ.) // М.: Гостоптехиздат. 1949. - 415 с.

30. Меньшиков С.Н., Лапердин А.Н., Ермилов О.М., Морозов И.С. Эксплуатация объектов газодобычи на поздней стадии разработки / Газовая промышленность,- 2010 № 3. - С.40-44.

31. Меньшиков С.Н. Геолого-технологические подходы к рациональной разработке газовых месторождений / СН. Меньшиков, А.Н. Лапердин, И.С Морозов, Г.И1 Облеков отв.ред. О.М. Ермилов. Новосибирск: Издательство GO РАН, 2009, - 175с:

32. Методические рекомендации, для расчета систем охлаждения газа на компрессорных станциях магистральных газопроводов. М.: ВНИИГаз, 1976. -27 с.

33. Морозов И.С. Результаты испытаний в летний период эксплуатации // в книге «Аппарат воздушного охлаждения сырого газа с внешней рециркуляцией воздуха»; издательство СО РАН, Новосибирск, 2006. С 161179.

34. Морозов И.С. Результаты испытаний в осенне-зимний период эксплуатации // в книге «Аппарат воздушного охлаждения сырого газа с внешней рециркуляцией воздуха»; издательство СО РАН, Новосибирск, 2006.-С 180-210.

35. Морозов И.С., Ахмедсафин С.К., Фоминых О.В. Анализ существующих решений влияния песчаной пробки на производительность скважин / Территория нефтегаз, 2010. - № 2. - С.28-30.

36. Мирзаджанзаде А.Х., Кузнецов О.Л:, Басниев К.С., Алиев З.С. Основы технологии добычи газа. М.: Недра, 1973. - 304 с.

37. Основные проблемы- системы добычи, сбора; промысловой^ подготовки- и транспорта газа на завершающей стадии* эксплуатации месторождения Медвежье / Г.И. Облеков, K.M. Давлетов, В.Н. Гордеев,

38. B.Г. Мазитов // НТС Технические решения по подготовке к транспорту на газовых и газоконденсатных месторождениях с падающей добычей (г. Надым, 23-27 апреля 2001). М.: ИРЦ Газпром, 2001. - Т. 1. - С. 21-29.

39. Пат. 2287123 РФ. Теплообменная секция аппарата воздушного охлаждения углеводородного газа / А.Г. Ананенков, О.М. Ермилов,

40. C.И. Иванов, K.M. Давлетов и др. Заявл. 14.03.2006; Опубл. 10.11.2006.

41. Пат. 2287124 РФ. Способ охлаждения сырого газа / А.Г. Ананенков, О.М. Ермилов, С.И. Иванов, K.M. Давлетов, Р.Г. Асылбаев, В.Я. Иванов, М.П. Игнатьев. Заявл. 14.03.2006; Опубл. 10.11.2006.

42. Пат. 2287125 РФ. Способ воздушного охлаждения / А.Г. Ананенков, О.М. Ермилов, С.И. Иванов, K.M. Давлетов, Р.Г. Асылбаев, В.Я. Иванов, М.П. Игнатьев. Заявл. 14.03.2006; Опубл. 10.11.2006.

43. Пат. 2287126 РФ. Установка воздушного охлаждения газа/ K.M. Давлетов, Р.Г. Асылбаев, В.Я. Иванов, М.П. Игнатьев. Заявл. 14.03.2006; Опубл. 10.11.2006.

44. Подсчет запасов газа Медвежьего месторождения по падению пластового давления / Маслов В.Н., Лапердин А.Н:; ТюменНИИгипрогаз. -Тюмень, 2002. 400с.

45. Подсчет запасов свободного* газа в, сеноманских залежах месторождений Севера Тюменской^ области по состоянию на 01.01.1986 г.: Отчет о НИР' / Главтюменьгеология; Руководитель Ф.З. Хафизов. Тюмень, 1986. - 424с.

46. Подсчет начальных запасов свободного газа сеноманской залежи Медвежьего месторождения по методу падения пластового давления: Отчет о НИР / ТюменНИИгипрогаз; Руководитель Е.М. Нанивский. Тюмень, 1987. -401с.

47. Проект разработки Вынгапуровского месторождения: Отчет о НИР /ТюменНИИгипрогаз; Рукводитель Е.М. Нанивский Тюмень, 1983. - 111 с.

48. Проект разработки Вынгапуровского месторождения на заключительной стадии эксплуатации: Отчет о НИР /ООО «ТюменНИИгипрогаз»; Руководитель А.Н. Лапердин. Тюмень, 1998. - 194 с.

49. Проект разработки сеноманской газовой залежи Губкинского месторождения. Т. 1. /ТюменНИИгипрогаз; Руководитель Е.М. Нанивский -Тюмень, 1995. 260 с.

50. Проект разработки Западно-Таркосалинского месторождения /ТюменНИИгипрогаз; Руководитель В.Н. Маслов Тюмень, 1990. - 196 с.

51. Ремизов В.В., Дементьев Л.Ф., Кирсанов А.Н. и др. Геолого-технологические принципы освоения нефтегазоконденсатных месторождений Тюменского Севера. М.: Недра, 1996. - 362с.

52. Создание ABO для эксплуатации на ДКС в условиях Севера/ М.П. Игнатьев, О.И. Щеникова, С.А. Ярхо, K.M. Давлетов // Технический отчет, ДО АО ЦКБН. Подольск, 1996.

53. Способы регулирования процессов охлаждения газа в аппаратах воздушного охлаждения в условиях месторождений Крайнего Севера / K.M. Давлетов, Л.С. Чугунов, С.С. Фесенко и др. // Обзорн. информ. Сер.

54. Подготовка и переработка газа и газового конденсата. М.: ИРЦ Газпром, 1998. -43 с.

55. Телков А.П. Особенности разработки нефтегазовых месторождений / А.П. Телков, С.И. Грачев, И.Б. Дубков, Т.Д. Краснова, С.К. Сохошко // Тюмень: ООО «НИПИКБС-Т». 2001. - 482 с.

56. Тер-Саркисов P.M. Разработка и добыча трудноизвлекаемых запасов углеводородов. М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2005. - 407 с.

57. Чарный И.А. Подземная газогидродинамика // М.: Гостоптехиздат. -1963.-312 с.

58. Franklin G.M., MunnW.B. Air cooled heat exchengers//Oil and Gas Jornal. 1974. - V. 72, N 25. - P. 140-142.

59. Rubin F.L. Winterising air cooled heat exchengers // Jornal Hydrocarbon Prossesing. 1980. - V. 59, N 10. - P. 147-149.

60. The Role of Integrated Asset Modeling in Gas Fields Management / Igor S. Morozov, Sergey N. Menshikov, Vsevolod V. Cherepanov, Andrey N. Kharitonov, Yuri A. Arkhipov // Мировой газовый конгресс 2009, Аргентина, г. Буэнос-Айрес1.