Повышение степени извлечения природного газа в период падающей добычи с применением эжекторных технологий тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.17, кандидат технических наук Грязнова, Инна Владимировна

• Грязнова, Инна Владимировна
• кандидат технических наук
• 2011

Оглавление диссертации кандидат технических наук Грязнова, Инна Владимировна

ВВЕДЕНИЕ.

1 ПРОБЛЕМЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПРИРОДНЫХ

ГАЗОВ В ПЕРИОД ПАДАЮЩЕЙ ДОБЫЧИ.

1.1 Особенности разработки месторождений природных газов на завершающей стадии эксплуатации.

1.2Краткая геолого-промысловая характеристика месторождения Медвежье.

1.3 Анализ системы сбора и подготовки газа в период эксплуатации месторождения.

1.40ценка остаточных запасов газа разрабатываемых месторождений.

1.5Динамика объемов добычи природного газа в различные периоды эксплуатации. бМетодика определения конечной газоотдачи месторождений природных газов в различные периоды эксплуатации.

1.6.1 Определение конечной газоотдачи залежи при естественном истощении пластовой энергии.

1.6.2 Определение конечной газоотдачи залежи при компрессорной эксплуатации.

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 1.

2 ПРИМЕНЕНИЕ ЭЖЕКТОРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ПРИ РАЗРАБОТКЕ

МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПРИРОДНЫХ ГАЗОВ.

2.1 Принципы работы газовых эжекторов.

2.2Конструкции газоструйных аппаратов.

2.3Газодинамические характеристики газового эжектора.

2.4Применение газовых эжекторов в газонефтяной промышленности.

2.5Методика расчета основных параметров газоструйных аппаратов в газодобыче.

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 2.;.

3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТЕПЕНИ ИЗВЛЕЧЕНИ ПРИРОДНОГО ГАЗА В ПЕРИОД ПАДАЮЩЕЙ ДОБЫЧИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭЖЕКТОРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ.

3.1 Определение газоотдачи месторождения при использовании газовых эжекторов.

3.2Определение конструктивных параметров эжекторов.

3.3Прогнозирование допустимого снижения устьевого давления на основе данных об эксплуатации скважин.

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 3.

4 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ ЭЖЕКТОРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В ГАЗОДОБЫЧЕ.

4.1 Сравнительный анализ предлагаемых технологий компримирования природного газа.

4.20ценка себестоимости газа, добываемого в период падающей добычи при компрессорном и эжекторном вариантах компримирования.

4.3Определение объемов топливного и товарного газов при реализации предлагаемых вариантов компримирования.

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 4.:.;.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение степени извлечения природного газа в период падающей добычи с применением эжекторных технологий»

В настоящее время одной из актуальных проблем газовой промышленности является повышение эффективности систем разработки месторождений природных газов, вступающих в завершающий период эксплуатации.

В 2009 году добыча газа по месторождениям ОАО «Газпром» составила более 450 млрд. куб.м газа. Доля газа, добываемого на месторождениях, находящихся на завершающей стадии эксплуатации постепенно снижается, но остается значительной, и- в 2009 году составила 1/3 от объема добываемого российского газа. Вследствие естественного истощения запасов объем добычи газа на указанных месторождениях может снизиться к 2020 году до 260 млрд. куб.м.

На заключительной стадии разработки месторождений остаточные запасы газа относят к трудноизвлекаемым по геолого-технологическим и экономическим критериям, а добываемый газ - к низконапорному по энергетическим и экономическим показателям [15].

Процесс истощения газовой залежи приводит к падению давления в точке подключения к магистральному газопроводу. Для обеспечения условий транспортировки газа начиная с момента достижения минимально допустимого давления подачи в магистральный газопровод необходимо компримирование добываемого газа. Однако, ввод и развитие дожимных мощностей требуют значительных затрат. Кроме этого, при вводе компрессоров в период падающей добычи возникают организационно-производственные сложности при практической реализации такой стратегии.

В связи с этим, представляет интерес исследование возможных путей реализации оптимального технологического обеспечения эксплуатации залежей с целью поддержания планируемых уровней добычи газа. Эта цель может быть достигнута за счет либо осуществления оптимальной стратегии поиска технологий в масштабе промысла при заданном наборе возможных мероприятий, либо путем внедрения принципиально новых средств, позволяющих осуществлять добычу газа в заданных объемах.

Одним из возможных направлений решения указанных проблем является применение эжекторных технологий. Не наращивая дожимные мощности увеличить давление низконапорного газа на входе в магистральный газопровод возможно за счет энергии высоконапорного потока, поступающего на эжектор после системы подготовки газа. Время и место подключения газового эжектора, характеристики его работы и конструкция в значительной мере влияют на давление в системе сбора и подготовки газа.

Поэтому поиск наиболее эффективных возможностей применения эжекторных технологий при эксплуатации месторождений природных газов в период падающей добычи является актуальным исследованием.

Целью работы является разработка методики и рекомендаций, позволяющих повысить технологическую и экономическую эффективность применения газовых эжекторов для увеличения степени извлечения газа из месторождений.

Основные задачи исследований:

1. Анализ и исследование применения эжекторных технологий на месторождениях углеводородов и подземных хранилищах газа (ПХГ).

2. Разработка метода оценки допустимого снижения устьевого давления с использованием газовых эжекторов для повышения степени извлечения углеводородов при эксплуатации месторождений природных газов

3. Моделирование процессов совместной эксплуатации системы «скважины - дожимной комплекс» и «скважины - эжекторы -дожимной комплекс».

4. Разработка алгоритма расчета характеристик (давлений высоко- и низконапорных потоков, коэффициента эжекции, давления смеси и т.д.) и конструктивных параметров эжекторов, обеспечивающих заданные значения технологических показателей на различных этапах разработки месторождений.

5. Сравнительный анализ компрессорного и эжекторного вариантов компримирования в период падающей добычи природного газа.

6. Анализ технико-экономических показателей эффективности применения эжекторных технологий в изменяющихся промысловых условиях.

7. Апробация предлагаемых методов эксплуатации скважин в период падающей добычи.

При выполнении работы использованы методы теории нефтегазовой гидромеханики, газодинамики, теории проектирования и моделирования разработки месторождений природных газов.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Предложены методы и алгоритмы оценки конечной газоотдачи газовых залежей при применении эжекторных технологий.

2. Разработаны алгоритмы расчета технологических характеристик и конструктивных параметров газовых эжекторов, обеспечивающих заданные значения показателей разработки.

3. Впервые получены зависимости характеристик и конструктивных параметров газовых эжекторов от текущих значений технологических показателей.

4. Создана методика обоснования эффективности применения эжекторных технологий для повышения степени извлечения газа.

5. Показана технико-экономическая эффективность применения эжекторных технологий в период падающей добычи.

Защищаемые положения

1. Методика оценки конечной газоотдачи месторождения природных газов при применении эжекторов.

2. Метод оценки допустимого снижения устьевого давления при применении эжекторов для увеличения срока эксплуатации скважин.

3. Метод расчета характеристик газовых эжекторов, обеспечивающих заданную газоодачу.

4. Технико-экономическое обоснование применения газовых эжекторов в системах добычи природного газа.

5. Результаты апробации предложенных расчетных методов на промысловых примерах.

Практическая значимость работы

Разработанная методика оценки технико-экономической эффективности применения эжекторных технологий в изменяющихся промысловых условиях позволяет определять целесообразность различных стратегий поддержания заданных уровней добычи газа с использованием газовых эжекторов, согласовать режимы работы дожимных компрессорных станций и эжекторных систем.

Сравнительный анализ компрессорных и эжекторных технологий компримирования позволяет рекомендовать различные схемы применения эжекторов в системах обустройства месторождений, находящихся на завершающей стадии эксплуатации.

Благодарности

Автор выражает глубокую благодарность коллективу кафедры разработки и эксплуатации газовых и газоконденсатных месторождений РГУ нефти и газа имени И. М. Губкина и её заведующему профессору Ермолаеву А. И. за поддержку, сотрудничество и ценные обсуждения в процессе выполнения работы.

Заключение диссертации по теме «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений», Грязнова, Инна Владимировна

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Исследованы пути повышения степени извлечения природного газа из месторождений в период падающей добычи с применением эжекторных технологий:

1. Показано, что для достижения условий подачи добываемого природного газа потребителю при снижении пластового давления необходимо наращивать мощности дожимных компрессоров.

2. Установлено, что для увеличения давления входящего газа целесообразно устанавливать газовые эжекторы перед УКПГ.

3. Предложена методика обоснования применения газовых эжекторов для увеличения степени извлечения газа в завершающий период эксплуатации месторождений

4. Установлена область применения эжекторных технологий в системах сбора и подготовки природного газа для обеспечения максимального допустимого дебита с точки зрения разрушения призабойной зоны пласта.

5. Для повышения степени извлечения углеводородов при эксплуатации месторождений природных газов предложен метод оценки допустимого снижения устьевого давления при использовании газовых эжекторов. Получены соотношения, связывающие снижение устьевых давлений газовых скважин с величиной конечной газоотдачи и характеристиками эжекторных систем.

6. Осуществлено математическое моделирование работы системы сбора и подготовки природного газа при бескомпрессорной эксплуатации и различных вариантах компримирования. Результаты расчетов иллюстрируются вычислениями по определению места, и времени подключения эжекторных технологий применительно к периоду падающей добычи в условиях газового и водонапорного режимов разработки.

7. Разработан алгоритм расчета характеристик (давлений высоко- и низконапорных потоков, коэффициента эжекции, давления смеси и т.д.) и конструктивных параметров эжекторов, обеспечивающих заданные значения технологических показателей разработки и доразработки залежи.

8. Предложена методика оценки технико-экономической эффективности применения эжекторных технологий при различной степени выработки запасов.

9. Сравнительный анализ компрессорного и эжекторного вариантов компримирования в период падающей добычи показал эффективность эжекторной технологии, требующей меньших капитальных затрат и обеспечивающей существенно меньшую себестоимость добываемого газа.

10. Усовершенствованные технологии эжектирования низконапорного газа высоконапорным могут быть эффективно использованы для повышения степени извлечения природного газа в завершающий период эксплуатации месторождений.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Грязнова, Инна Владимировна, 2011 год

1. Абрамович Г. Н. Прикладная газовая динамика. -М.: Наука, 1976. -824 с.

2. Абрамович Г. Н. Турбулентное смешение газовых струй. -М.: Наука, 1974-204 с.

3. Андреев О.П., Батозский В.Д., Елистратов В.В. Эксплуатация ГКМ в период падающей добычи// Газовая промышленность. 2002. -№12. -С. 36-39

4. Андреев О. Ф., Басниев К. С., Берман Л. Б. и др.' Особенности разведки и разработки газовых месторождений Западной Сибири. -М.: Недра, 1984.-212 с.

5. Аркадов Ю. К. Новые газовые эжекторы и эжекционные процессы. -М.: Физматлит, 2001. 336 с.

6. Бараз В. И. Добыча нефтяного газа. М.: Недра, 1983. - 252 с.

7. Басниев К. С. Добыча, транспорт газа и газового конденсата. -М.: Недра, 1985.-241 с.

8. Басниев К. С., Дмитриев Н.М., Розенберг Г.Д. Нефтегазовая гидромеханика: Учебник для вузов. Москва-Ижевск: институт компьютерных исследований, 2003 г. - 312 с.

9. Басниев К.С., Кононов В.И., Тер-Саакян Ю.Г., Каприелов К.Л., Ермилов О.М., Чугунов Л.С. Эксплуатация крупных месторождений Крайнего Севера на завершающей стадии// Газовая промышленность. 2000. -№4. - С. 20-22

10. Ю.Басниев К. С., Кочина И.Н., Максимов В.М. Подземная гидромеханика: Учебник. -М.: Недра, 1993.-416 с.

11. Басниев К.С., Розенберг Г. Д., Исаев В. И., Райский Ю. Д. и др.// Обзорная информация ВНИИЭгазпрома: Разработка и эксплуатация газовых и газоконденсатных месторождений. 1991. - Ч. I - 35 с.

12. Богданов Ю.М., Мельников В.Н. Использование струйных аппаратов при создании ПХГ// Газовая промышленность. 1997. - №5. - С. 2729.

13. Бранчугов В. К., Гаврилов Е. И., Гарипов В. 3., Козловский Е. А., Краев А. Г., Литвиненко В. С. и др. Минерально-сырьевая база топливно-энергетического комплекса России. Состояние и прогноз. -М.: Институт геолого-экономических проблем, 2004. 548 с.

14. Булатов А. И., Качмар Ю. Д., Макаренко П. П., Яремийчук Р. С. Освоение скважин: Справочное пособие. М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 1999. — 472 с.

15. Валеев М.М., Сахипов Ф.А., Лапытов А.Г. Повышение продуктивности газовых скважин// Газовая промышленность. 2000.- №8. С. 38-39

16. Вяхирев Р. И., Коротаев Ю. П. Теория и опыт разработки месторождений природных газов. М.: Недра, 1999. - 412 с.

17. Гилязов P.M. Бурение нефтяных скважин с боковыми стволами. М.: Наука, 2002. - 255 с.

18. Гриценко А. И., Алиев 3. С., Ермилов О. М., Ремизов В. В., Зотов Г. А. Руководство по исследованию скважин. -М.: Наука, 1995. 523 с.

19. Гриценко А. И., Истомин В. А., Кульков А. Н., Сулейманов Р. С. Сбор и промысловая подготовка газа на Северных месторождениях России. М.: Недра, 1999. - 473 с.

20. Дейк Л. П. Практический инжиниринг резервуаров. Москва-Ижевск: Институт компьютерных исследований, НИЦ «Регулярная и хаотичная динамика», 2008. — 668 с.

21. Джеймс Ли, Генри В. Никенс, Майкл Уэллс Эксплуатация обводняющихся газовых скважин. М.: ООО «Премиум Инжиниринг», 2008. - 359 с.

22. Ермолаев А. И. Модели формирования вариантов размещения скважин на залежах нефти и газа: Учебное пособие. М.: МАКС Пресс, 2010.-80 с.

23. ЗО.Зиберт Г. К., Зиберт А. Г., Валиуллин И. М. Инновационные технологии утилизации низкопотенциальных газов с применение струйных компрессорных агрегатов//Газовая промышленность. -2010.-№11.-С. 20-22

24. Иванов С. И. Интенсификация притока нефти и газа к скважинам. -М.: Недра, 2006.-565 с.

25. Инструкция по расчету и применению газовых эжекторов. -М.: ГОСИНТИ, 1958. 55с.

26. Инструкция по эксплуатации эжекторов. -М.: ВНИИГаз, 1982.

27. Казарян В. А., Цыбульский П. Г., Богданов Ю. М., Салохин В. И. Эксплуатация подземных хранилищ газонефтепродуктов в отложениях каменной соли. М.-Ижевск: Институт компьютерных исследований, НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2010. -456 с.

28. Каневская Р.Д. Зарубежный и отечественный опыт применения гидроразрыва пласта. М.: ВНИИОЭНГ, 1998. - 40 с.

29. Карташов В.Ю., Гавшин М.А., Храбров И.Ю. Оперативный контроль дебита скважин и выноса механических примесей//Газовая промышленность. -1996. №1-2. - С. 55-59

30. Кириленко В. Н. Повышение эффективности работы компрессоров при закачке газа в подземное хранилище// Газовая промышленность. -1974. -№9. С.28-29

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

32. Крылов А.П., Белаш П.М., Борисов Ю.П., Бучин А.Н., Воинов В.В. Проектирование разработки нефтяных месторождений. -М.: Гостоптехиздат, 1962. — 730 с.

33. Кудинов В. И., Сучков Б. М. Методы повышения производительности скважин. Самара: Кн. Изд-во, 1996. —414 с.

34. Лапердин А.Н. Геолого-технологические основы совершенствования разработки сеноманских газовых залежей севера Западной Сибири.

35. Дис.док. геолог.-минер. наук/ТЮМЕЕНИИгипрогаз. Тюмень,2006. 454 с.

36. Масленников В. В., Крылов Г. В., Маслов В. Н., Лапердин А. Н., Меркушев М. И. Геолого-геофизическое моделирование малоамплитудных сеноманских газовых залежей Западной Сибири и концептуальные подходы к их освоению. М.: ООО «ИРЦ Газпром», 2000.-244 с.

37. Маслов В. Н. Методология и технология управлениям разработкой крупных газовых месторождений севера Западной Сибири. Дис.док. тех. наук 25.00.17/ ТЮМЕННИИгипрогаз. Тюмень, 2007. -382 с.

38. Маслов В. М. Концепции анализа и совершенствования техники и технологии промысловых подготовки и транспорта газа. Ташкент: Фан, 1997.-657 с.

39. Меныников С. Н. Будущее за Ямалом// Корпоративный журнал ОАО «Газпром». 2011. - №1-2. - С. 12-14.

40. Паневкин A.B. Эжекционные технологии для интенсификации разработки нефтегазовых месторождений//Газовая промышленность. -2009.-№4-С. 24-26.

41. Панфилов М.Б. Газоотдача неоднородных залежей и технологически извлекаемые запасы газа//Газовая промышленность. 1997. - №11. -С. 28-30.

42. Подсчет начальных запасов свободного газа сеноманской залежи Медвежьего месторождения по методу падения пластового давления: Отчет о НИР/ТюменНИИгипрогаз. Тюмень, 1987. — 401 с.

43. Христианович С. А., Гальпердин В. Г., Миллионщиков М. Д., Симонов JI.A. Прикладная газовая динамика. М.: ЦАГИ, 1948. -201 с.

44. Ремизов В.В., Конторович А.Э., Ермилов О.М., Кононов В.И., Тер-Саакян Ю.Г. Каприелов K.JI., Чупова И.М., Чугунов J1.C. Разработка газовых месторождений севера Западной Сибири// Газовая промышленность. 2000. - №8. - С. 26-28.

45. Слободкина Ф. А. Основы газовой динамики. Специальные главы. -М.: ООО «ИРЦ Газпром», 2004. 323 с

46. Соколов Е. Я., Зингер Н. М. Струйные аппараты. -М.: Энергоатомиздат, 1989. 352 с.

47. Способ сооружения подземного резервуара в залежах каменной соли/ Богданов Ю.М., Грохотов В. А., Вологин В. В., Шуляченко А. Н. -Патент РФ №2068806 Изобретения. - 1996.

48. Способ эксплуатации подземных газохранилищ в растворимых породах/Богданов Ю. М., Игошин А. И., Смирнов В. И. Патент РФ №2304555 - Изобретения. - 2007.

49. СТО Газпром 2-3.5-379-2009 Методика расчета режимов работы газовых эжекторов в системе ПХГ. — М.: ООО «Газпром ЭКСПО», 2009. 64 с.

50. Сучков Б. М. Повышение производительности малодебитных скважин. Ижевск: УдмуртНИПИнефть, 1999 - 645 с.

51. Тер-Саркисов Р. М. Разработка и добыча трудноизвлекаемых запасов углеводородов. — М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2005. 407 с.

52. Тер-Саркисов Р. М., Амурский Г. И., Степанов Н. Г. Классификация извлекаемых остаточных запасов газа//Газовая промышленность. — 2000.-№12.-С. 32-33.

53. Тер-Саркисов P. M., Цыбульский П. Г., Ланчаков Г. А., Кучеров Г. Г. Особенности освоения Уренгойского месторождения//Газовая промышленность. 2000. - №4. - С. 20-22.

54. Тер-Саркисов Р. М. Разработка месторождений природных газов. -М.: Недра, 1999. -547 с. '

55. Технико-экономическое обоснование бурения боковых стволов в бездействующих и низкодебитных скважинах Медвежьего месторождения. Отчет о НИР/ ООО «ТюменНИИгипрогаз». — 2008. — Тюмень. — 185 с.

56. Уолш М., Лейк Л. Первичные методы разработки месторождений углеводородов. Москва-Ижевск: Институт компьютерных исследований, НИЦ «Регулярная и хаотичная динамика», 2008. -672 с.

57. Устройство для сооружения подземного резервуара в растворимых формациях/Богданов Ю.М., Орехва И. В., Смирнов В. И., Чумиков H. Н. Патент РФ №2041143. - Изобретения. - 1995.

58. Уточненный проект разработки Медвежьего месторождения напоздней стадии эксплуатации. Отчет о НИР/

59. ООО «ТюменьНИИгипрогаз». 2000. - Тюмень. - 447 с.

60. Хафизов Ф. 3. Повышение эффективности разведки залежей крупных нефтегазоносных комплексов. СПб.: Недра, 1991. - 264 с.

61. Хорошилов В. А. О расчете эжекторов при использовании их в системе обустройства ПХГ. Транспорт и хранение газа// Реф. Сб. ВНИИЭгазпрома. 1980. - №9. - С.25-29.

62. Царев И.Н., Васяев Г.М. Эксплуатация газовых месторождений на поздней стадии разработки// Газовая промышленность. 1987. - №7. -С. 40-41.

63. Царев И.Н. Использование эжекторов для повышения эффективности работ КС//Газовая промышленность. 1998. - №12. - С. 38-39.

64. Царев И.Н. Применение первичных источников энергии газа//Газовая промышленность. 1992. - №6. - С. 14-16.

65. Царев И. Н. Применение эжекторов в газосборных и газораспределительных сетях газовой и нефтяной промышленности. Дис. . канд.техн.наук: 05.15.13 /ВНИИГаз. -М., I960. 179с.

66. Чарный И. А. Основы газовой динамики. М.: Гостоптехиздат, 1961. - 200с.

67. Чарный И. А. Подземная гидрогазодинамика. М. - Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотичная динамика», Институт компьютерных исследований, 2006. - 436 с.

68. Шулятиков В.И., Маловичко Л.П., Сидорова С.А., Шулятиков И.В., Ушаков А.С. Автоматизированные технологии для эффективной эксплуатации скважин//Газовая промышленность. — 2002. — №12. -С.40-44.

69. Шушин Н. А. Управление регуляторами давления с помощью эжектора//Газовая промышленность. — 2009. №4. — С.82-84.

70. Щукин В. К., Калмыков И. И. Газоструйные компрессоры. -М.: Машгиз, 1963.-146 с.

71. Basniev K.S., Dmitriev N.M., Chilingar G. Mechanics of fluid (gas-oil-water) flow. Moscow-Izhevsk: Institute of Computer Science, SPC

72. Regular and Chaotic Dynamics», 2010. 560 pp.th

73. Fodor Jmre. Calculation of the air-driven air injector. Proceeding of 8conference of Fluid machinery, vol.1, Budapest, 1987, p. 234-242.

74. Rankin M. Proceedings of the Royal Soc., 1870

75. Turpin J.L., Lea J.F., Bearden J.L. «Gas Liquid Flow through Centrifugal Pumps-Correlation of Data», Proc. 33rd Annual Meeting of SWPSC, Lubbock, TX, 1986.

76. Wiggins M., Gasbarri S. «A Dynamic Plunger Lift Model for Gas Wells», SPE 37422, Presented at the Oklahoma City Prodacton Operations Symposium, 1997.

77. Zeuner G. Lokomotivenblasrohr,1863.