Рациональные методы организации опережающей добычи углеводородов в условиях арктического шельфа: На примере Штокмановского ГКМ тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.18, кандидат технических наук Чебаненко, Андрей Сергеевич

• Чебаненко, Андрей Сергеевич
• кандидат технических наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат технических наук Чебаненко, Андрей Сергеевич

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ И ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ДЛЯ ОСВОЕНИЯ МОРСКИХ ГЛУБОКОВОДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ УГЛЕВОДОРОДОВ.

1.1. Особенности Российского шельфа.

1.2. Краткая характеристика Штокмановского ГКМ.

1.3. Существующие варианты освоения Штокмановского ГКМ.

2. НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ РАЦИОНАЛЬНОГО ОСВОЕНИЯ МОРСКИХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ.

2.1. Общие сведения.

2.2. Исследование основных параметров транспортировки добываемой продукции по подводному трубопроводу.

2.3. Методы расчета режимов эксплуатации скважин и объемов добычи газа.

2.4. Основные положения методов оптимизации проектов.

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ДОБЫЧИ ГАЗА И ПОДВОДНОЙ ТРАНСПОРТИРОВКИ ДОБЫВАЕМОЙ ПРОДУКЦИИ.

3.1. Определение параметров подводной транспортировки продукции.

3.1.1. Определение необходимого давления на входе в подводный магистральный газопровод.

3.2. Определение режимов эксплуатационных скважин.

3.2.1. Определение возможных начальных устьевых давлений скважин.

3.2.2. Определение необходимого количества скважин.

3.2.3. Определение скорости падения устьевого давления.

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ СОВМЕСТНОЙ ДОБЫЧИ И ТРАНСПОРТИРОВКИ ДОБЫВАЕМОЙ ПРОДУКЦИИ И ВЫБОР РАЦИОНАЛЬНОГО ВАРИАНТА ОСВОЕНИЯ.

4.1. Расчет подвариантов освоения Штокмановского газоконденсатного месторождения.

4.2. Выбор рационального варианта освоения Штокмановского газоконденсатного месторождения.

4.3. Расчет необходимого минимального периода эксплуатации месторождения.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Рациональные методы организации опережающей добычи углеводородов в условиях арктического шельфа: На примере Штокмановского ГКМ»

Внутреннее потребление газа как за рубежом, так и в Российской Федерации неуклонно растет. Так, за последние четыре года оно увеличилось на 18%, в то время как добыча газа возросла только на 9%\ Эти изменения на фоне падающей добычи большинства основных месторождений Западной Сибири приводят к необходимости ускоренного развития добычи газа. Вместе с тем, основная часть запасов месторождений суши представляет собой месторождения с трудноизвлекаемыми запасами. Кроме того, становится маловероятным открытие и введение в эксплуатацию новых крупных месторождений газа на суше, которые позволят быстро нарастить добычу газа.

В этой связи освоение нефтегазовых ресурсов континентального шельфа в России, так же и как во всем мире, представляется безальтернативным вариантом компенсации падения добычи газа и нефти на суше.

Однако большинство запасов углеводородов шельфа России сосредоточено в районах, покрытых практически круглый год многолетним дрейфующим льдом и отличающихся неблагоприятными метеорологическим условиями. Успешное освоение углеводородных ресурсов таких акваторий требует создания новых технологий, технических средств и сооружений, отвечающих природно-климатическим, геолого-технологическим условиям новых морских регионов, что во многом сдерживается отсутствием в России специализированных мощностей по их изготовлению и строительству. Эти условия существенно влияют на состав объектов обустройства морского месторождения, транспорт и схему подготовки продукции скважин.

В связи с этим исключительную важность и актуальность приобретают задачи вовлечения в топливно-энергетический баланс России открытых и потенциальных запасов углеводородов континентального шельфа, основная масса (~85%) которых по оценкам [66] локализована на шельфе российских арктических морей. Определяющим фактором в решении этих задач является По данным Госкомстата РФ. как использование принципиально новых технологий, технических средств и оборудования, так и новые направления использования уже существующих технических средств с учетом выбора рациональных схем обустройства морских месторождений.

Целью диссертационной работы является научное обоснование возможности организации опережающей добычи углеводородов с морских месторождений (на примере Штокмановского газоконденсатного месторождения) без применения эксплуатационных платформ с учетом обеспечения приемлемых уровней добычи углеводородов.

Поставленная цель достигается решением следующих задач:

1. Исследование параметров транспортировки добываемой продукции по подводному трубопроводу без ее предварительной промысловой подготовки;

2. Определение рациональных эксплуатационных режимов скважин с подводным заканчиванием при освоении морского месторождения;

3. Разработка методики по определению возможности совместной добычи и транспортировки добываемой продукции с использованием подводных добычных комплексов.

На защиту выносятся:

1. Рекомендации по определению рациональных параметров подводных трубопроводов, обеспечивающих транспортировку добываемой продукции без ее предварительной промысловой подготовки.

2. Рекомендации по определению возможности организации опережающей добычи с морского газоконденсатного месторождения без применения эксплуатационных платформ.

3. Методика определения рациональных показателей проекта опережающей добычи углеводородов с морских месторождений без применения эксплуатационных платформ.

Научная новизна работы

Обоснована возможность организации опережающей добычи углеводородов без применения эксплуатационных платформ при освоении морских месторождений. Разработаны методические основы определения рациональных показателей опережающей добычи углеводородов с морских месторождений без применения эксплуатационных платформ.

Практическая ценность

Разработанная в диссертации методика по определению возможности опережающей эксплуатации морских месторождений без применения эксплуатационных платформ и рекомендации по ее применению позволяют ускорить вовлечение открытых запасов углеводородов континентального шельфа в топливно-энергетический баланс России.

Апробация результатов работы.

Основные результаты диссертации докладывались на 5-й научно-технической конференции «Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России» в январе 2003 года, научной конференции аспирантов, молодых преподавателей и сотрудников вузов и научных организаций «Молодежная наука - нефтегазовому комплексу» в марте 2004 года. Автором опубликовано 4 статьи по теме диссертации в различных научно-технических журналах.

Личный вклад соискателя

Автор осуществлял постановку задач исследований, проводил необходимые расчеты с использованием широко известного в мире программного обеспечения, обработку, обобщение и анализ полученных результатов. Использование материалов других авторов отражено в тексте диссертации.

Объем и структура работы.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения с выводами и рекомендациями, списка использованной литературы из 94 наименований. Работа содержит 100 страниц машинописного текста, 23 рисунка и 5 таблиц.

Заключение диссертации по теме «Технология освоения морских месторождений полезных ископаемых», Чебаненко, Андрей Сергеевич

Заключение

Проведенные исследования и расчеты позволяют сделать "следующие выводы:

1. В целом, в настоящее время возможна экономически эффективная реализация проекта эксплуатации глубоководных морских месторождений без применения эксплуатационных платформ, позволяющего организовать опережающую добычу газа. Для успешной реализации такого проекта решающее значение играют два фактора: длина подводного магистрального трубопровода и устьевое давление эксплуатационных скважин. При значительной длине трубопровода и относительно малом устьевом давлении данный способ может быть применен только для ускорения ввода месторождения в разработку на время строительства платформы.

2. Необходимо учитывать фактор снижения пластового давления в процессе разработки месторождений. Повышение дебита скважин приводит к более быстрому падению пластового, а следовательно, и устьевого давления Падение пластового и устьевого давлений в первые годы разработки происходит медленнее, чем впоследствии. Скорость падения устьевого давления зависит от величины годового отбора газа и составляет примерно от 1 до 2 атм. в год для различных вариантов.

3. В исследованных в работе вариантах освоения ШГКМ накопленный объем добычи не превысил 10% от начальных извлекаемых запасов. Поэтому для успешного применения метода бесплатформенной эксплуатации данного месторождения необходимо решить вопрос о поддержании достаточного давления на входе в магистральный газопровод (например, поддержанием пластового (а следовательно, и устьевого) давления или при помощи подводных компрессоров). Очевидно, что малый накопленный объем газа связан с тем, что минимальное давление на входе в трубопровод, а следовательно, и устьевое давление скважины, поддерживается на достаточно высоком уровне (более 130 атм). В этой связи эксплуатация месторождения после достижения устьевого давления минимально возможной для бесплатформенной эксплуатации величины возможна при установке эксплуатационной платформы, на которую от подводных комплексов будет подаваться добываемая продукция. Соответственно на этой платформе будет происходить компримирование продукции (возможно, и первичная подготовка), а затем по существующим магистральным трубопроводам она будет транспортироваться на береговые сооружения подготовки газа.

4. В то же время бесплатформенная эксплуатация ШГКМ является реализуемым и эффективным способом ускоренного ввода месторождения в разработку. Применение данного способа освоения позволяет отложить ввод морской платформы в эксплуатацию на срок от 7 лет для рассмотренных вариантов. Для величины годовых отборов в размере 22,5 млрд. м3 и более необходима реализация нескольких независимых вариантов с меньшими годовыми объемами добычи и транспортировки газа.

5. Методика определения рациональных показателей проекта опережающей добычи углеводородов с глубоководных месторождений сводится к последовательной реализации следующих действий:

1) Определение необходимых годовых объемов газа, добываемого с месторождения;

2) Нахождение минимального входного давления в подводный магистральный трубопровод, достаточного для транспортировки добываемой продукции без ее предварительной промысловой подготовки в установленных объемах;

3) Расчет возможных дебитов и соответствующих начальных устьевых давлений эксплуатационных скважин с подводным заканчиванием;

4) Вычисление скоростей падения устьевого давления при установленных дебитах и начальных устьевых давлений;

5) Расчет продолжительности эксплуатации и накопленной добычи газа по вариантам, различающихся количеством скважин;

6) Выбор рационального варианта по какому-либо критерию рациональности.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Чебаненко, Андрей Сергеевич, 2005 год

1. Brown & Roof (Halliburton) и Росшельф: совместный проект// Нефтегазовая вертикаль, №11,2000 г., стр. 20.

2. Алиев З.С. Разработка и эксплуатация газовых и газоконденсатных месторождений: ч.1: учеб. Пособие: текст лекций по курсу/ ГАНГ им. И.М. Губкина. М., 1992. — 212 с.

3. Алиев З.С., Шеремет В.В. «Определение производительности горизонтальных скважин, вскрывших газовые и газонефтяные пласты». М., ГАНГ им. И.М. Губкина, 1994-204 с.

4. Алиев Н.А. Предотвращение загрязнения моря при разработке морских нефтяных месторождений. М., Недра, 1981. 175 с.

5. Андреев А.Ф., В.Д. Зубарева Оптимизация проектных решений освоения месторождений газдобывающего района. // Нефтегазовая вертикаль, №12, 2002 г., стр. 26.

6. Басниев К.С., Алиев З.С., Черных В.В. «Методы расчета дебитов горизонтальных, наклонных и многоствольных газовых скважин». М., ИРЦ «Газпром», 1999. 47 с.

7. Бородавкин П.П., Березин B.JI., Шадрин О.Б. Подводные трубопроводы. М., Недра, 1979.-415 с.

8. Вопросы методологи и новых технологий разработки месторождений природного газа: Сборник трудов ВНИИГАЗ, часть III. М., 1998 г.

9. Галахов И.Н., Литонов О.Е., Алисейчик А.А. Плавучие буровые платформы. Конструкция и прочность. JI., Судостроение, 1981. 223 с.

10. Гиматудинов Ш.К., Ширковский А.И. Физика нефтяного и газового пласта. М., Недра, 1982.-310 с.

11. Глумов И.Ф. Автоматизированные геофизические комплексы для изучения геологии и минеральных ресурсов Мирового океана. М., Недра, 1986. — 344 с.

12. Гордеев В.Н. Оптимизация показателей разработки крупных газовых месторождений. //Материалы конференции, посвященной 55-летию ВНИИГАЗа «Актуальные проблемы освоения, разработки и эксплуатации месторождений природного газа. М.: ООО «ВНИИГАЗ», 2003.

13. Гриценко А.И., В. А. Николаев, Р. М. Тер-Саркисов. Компонентоотдача пласта при разработке газоконденсатных залежей. М, Недра, 1995. — 263 с.

14. Гудместад О. Т., И. Скер (Rogaland Consultants) Изготовление платформ для установки в Печорском море // Нефтегазовая вертикаль, №11, 2000 г., стр. 22.

15. Гусейнов Ч.С, Иванец В.К., Иванец Д.В. Обустройство морских нефтегазовых месторождений. М., Нефть и газ, РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2003. — 606 с.

16. Гусейнов Ч.С. Основные сведения о подводной добыче углеводородов. Учебное пособие. М., РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 1999. 150 с.

17. Гусейнов Ч.С. Системы морского налива нефти. Учебное пособие. М., РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 1999. 65 с.

18. Гусейнов Ч.С., Адамянц П.П., Иванец В.К. Проектирование обустройства морских нефтегазовых месторождений. М., Нефть и газ, 2005.

19. Гусейнов Ч.С., Рубенов В.Р. Нефтегазопромысловый флот. М., РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2001. 59 с.

20. Гусейнов Ч.С., Тагиев P.M. Основы безопасности при проектировании объектов обустройства месторождений углеводородов шельфа арктических морей. М., РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2001. 99 с.

21. Дмитриев Н.М., Кадет В.В. Введение в подземную гидромеханику. М., Интерконтакт Наука, 2003.-252 с.3в.Дмип К.Н. Экология и устойчивое развитие нефтегазового комплекса арктического шельфа // Нефтегазовая вертикаль, №11,2000 г., стр. 16.

22. Ермилов О.М., Алиев З.С., Ремизов В.В., Чугунов Л.С. Эксплуатация газовых скважин. — М., «Наука», 1995 г.

23. Ермилов О.М., Ремизов В.В., Ширковский А.И. и др. Физика пласта, добыча и подземное хранение газа, М., «Наука», 1996. - 541 с.

24. Жданова Н.В., Халиф А.Л. Осушка природных газов. М.: Недра, 1975.-158 с.

25. Закиров С.Н. Разработка газовых, газоконденсатных и нефтегазоконденсатных месторождений. М., Внешторгзиздат, 1998. - 628 с.

26. Закиров С.Н. Теория и проектирование разработки газовых и газоконденсатных месторождений. М., «Недра», 1989. - 334 с.

27. Золотухин А.Б., Гудместад О.Т., Ермаков А.И. и др. Основы разработки шельфовых нефтегазовых месторождений и строительство морских сооружений в Арктике. М., Изд-во «Нефть и газ», 2000. 770 с.

28. Зотов Г.А. «Методика газодинамических исследований горизонтальных газовых скважин». М., ИРЦ «Газпром», ООО «Вниигаз», 2000. 114 с.

29. Инструкция по комплексному исследованию газовых и газоконденсатных пластов и скважин / Под редакцией Г.А.Зотова, З.С.Алиева. М., Недра, 1980. 301 с.

30. Истомин С.Ю. Морской горный промысел. М., Наука, 1986. 181 с.

31. Керимов М.З. Трубопроводы нефти и газа. М, Наука, 2002. 256 с.

32. Комплексный подход к реализации проекта добычи нефти на шельфе о. Сахалин // Нефтегазовая вертикаль, 2000 г. №11, стр. 29.

33. Кондрат Р. М. Газоконденсатоотдача пластов. М., Недра, 1992.-253 с.

34. Коробков В. А. и др. Подводная технология. Л., Судостроение, 1981.

35. Коротаев Ю.П., Закиров С.Н. Теория и проектирование разработки газовых и газоконденсатных месторождений. М., Недра, 1981.-294 с.

36. Крылов А.П. и др. Проектирование разработки нефтяных месторождений: принципы и методы. М., Гостоптехиздат, 1962. 430 с.

37. Кулиев И.П. Подводные трубопроводы (проектирование, строительство и защита от коррозии). Баку, АзИНТИ, 1968. 127 с.

38. Лобанов В.А. Справочник по технике освоения шельфа. Л., Судостроение, 1983. 288 с.

39. Лукомский Ю.А., Чугунов B.C. Системы управления морскими подвижными объектами. JL, Судостроение, 1988. 272 с.

40. Мансуров М.Н., Черний В.П. Методы расчета морских трубопроводов на прочность и устойчивость. // Газовая промышленность, №2,2004. С.47-51.

41. Мамаев В. А., Г. Э. Одишария, О. В. Клапчук и др. Движение газожидкостных смесей в трубах. М. Недра, 1978. 270 с.

42. Международно-правовые и экономические проблемы поиска, разведки и освоения минеральных ресурсов глубоководных районов Мирового океана. Геленджик, ПО «Южморгеология», 1985.- 142 с.

43. Мирзоев Д.А. Нефтегазопромысловые ледостойкие сооружения мелководного шельфа. М., ВНИИОЭНГ, 1992.

44. Мищенко И.Т. Скважинная добыча нефти: Учеб. пособие для вузов. М.: Нефть и газ, 2003.-816 с.

45. Морские системы обслуживания месторождений в Арктике // Нефтегазовая вертикаль

46. Никитин Б.А., Басниев КС., Алиев З.С. и др. «Методика определения забойного давления в горизонтальной газовой и газоконденсатной скважине с учетом наличия в потоке газа жидкости». М., ИРЦ «Газпром», 1998. 32 с.

47. Никитин Б.А., Басниев КС., Гереш П.А. и др. «Определение производительности горизонтальных газовых скважин и параметров пласта по результатам гидродинамических исследований на стационарных режимах». М., ИРЦ «Газпром», 1999.-68 с.

48. Никитин Б.А., МирзоевД.А. Концепция определения степени технической доступности нефтегазоносных зон шельфа Российской Федерации. Обз. информ. Сер.: "Освоение континентального шельфа морей". М., ИРЦ Газпром, 1997. 32 с.

49. Никитин Б.А., О.А. Корниенко (ВНИИгаз) Основные принципы обустройства месторождения Варандей-море. // Нефтегазовая вертикаль, №11,2000 г., стр. 24.

50. Никитин Б.А., Вовк B.C. Перспективные направления и объекты работ на шельфе морей России // Нефтегазовая вертикаль, №11, 2000 г., стр. 8.

51. Никитин Б.А., Ровнин Л.И., Федоровский Ю.Ф. и др. Перспективы выявления ресурсов углеводородов на шельфе морей России // Нефтегазовая вертикаль, №11, 2000 г., стр. 26.

52. Оруджев С.А. Глубоководное крупноблочное основание морских буровых. М., Гостехиздат, 1962

53. Панфилов М. Б. Течения в пористых средах: физика, модели, вычисления. М. ИРЦ Газпром, 1997.-22с.

54. Панфилов М.Б., Г. Г. Жиденко. Газоотдача обводняющихся неоднородных пластов. М. ИРЦ Газпром, 1997. 35 с.

55. Патин С.А. Экологические проблемы освоения нефтегазовых ресурсов морского шельфа. М., Изд-во ВНИРД. 1997. 672 с.

56. Повышение углеводородоотдачи пласта газоконденсатных месторождений. Отв. ред. Тер-Саркисов Р. М. М. ВНИИгаз 1998.-251 с.

57. Саркисов А.С. Оценка эффективности освоения нефтегазовых ресурсов в условиях несовершенного рынка. // Нефтегазовая вертикаль, №11, 2000 г., стр. 60.

58. Симаков Г.В., Шхинек КН., Смелое В.А., Марченко Д.В., Храпатый И.Г. Морские гидротехнические сооружения на континентальном шельфе. JL, Судостроение, 1989. -320 с.

59. Ъ.Сливнев В.Л. Математическое моделирование процессов конусообразования при разработке газовых и газоконденсатных месторождений. М. ИРЦ Газпром 1995 — 94 с.

60. Сулейманов Ю.Я. Режимы эксплуатации Северо-европейского газопровода. // Нефтегазовая вертикаль, №11, 2003 г., стр. 18.

61. Сургучев М.Л. Методы контроля и регулирования процесса разработки нефтяных месторождений., М., Недра, 1968

62. Тер-Саркисов P.M. Разработка месторождений природных газов. М., «Недра», 1999 г. -412 с.

63. Техника и технология транспорта и хранения нефти и газа под ред. д.т.н. Новоселова

64. B.Ф. М., Недра, 1992,320 с.

65. Технология добычи, полезных ископаемых со дна озер, морей и океанов. Под редакцией чл.-корр. АН СССР Ржевского В.В., М., Недра, 1979. 201 с.

66. Ю.Требин Ф.А., Макогон Ю.Ф., Басниев К.С. Добыча природного газа. М, «Недра», 1976.-368 с.

67. Чебаненко А.С. Методы оценки эффективности проектов освоения морских месторождений углеводородов. //Объединенный научный журнал.-2004.- №29 (121). —1. C.45-47.

68. Чебаненко А.С. Определение минимального эффективного периода эксплуатации морского месторождения при постоянном годовом объеме добычи. //Экономика и финансы. 2004. - №24. - С.82-83.

69. Чебаненко А.С. Освоение глубоководных морских месторождений углеводородов без применения эксплуатационных платформ. //Объединенный научный журнал.- 2004.-№29 (121). — С.47-49.

70. Шемраев Г.А., Никитин Б.А., Солдатов Ю.И. и др. Проект обустройства Приразломного Месторождения // Нефтегазовая вертикаль, №11,2000 г., стр. 18.

71. Щуров В.И. Технология и техника добычи нефти, М., Недра, 1983. 510 с.