Введение к работе
Актуальность работы. Целью проектирования процессов освоения нефтяных и газовых месторождений являются формирование и выбор вариантов их разработки с высокими значениями технико-экономических показателей эффективности эксплуатации залежей. Направлением, ориентированным на достижение этой цели, является внедрение средств автоматизированного проектирования, позволяющих расширить возможности специалистов за счет привлечения строгих математических методов, реализованных в виде программных комплексов. Основным назначением таких комплексов является имитация поведения сложных пластовых систем при различных управляющих воздействиях и оценка технико-экономической эффективности таких воздействий. Прежде всего, это касается освоения месторождений с трудноизвлекаемыми запасами. Уже в настоящее время половина запасов углеводородного сырья относится к трудноизвлекаемым (сложное геологическое строение, большая степень неоднородности и значительная глубина залегания продуктивных пластов, неблагоприятные физико-химические свойства пластовых флюидов, сложные термобарическими условия). Причем тенденция увеличения доли запасов углеводородного сырья, относимых к трудноизвлекаемым, сохранится не только в ближайшей перспективе, но и в будущем.
При проектировании месторождений с трудноизвлекаемыми запасами нефти и газа приходится формировать значительное число исходных проектных вариантов, из которых впоследствии выбирается окончательный вариант, дополнять знания, опыт и интуицию проектировщиков большим объемом геолого-промысловой информации и значительным объемом расчетных данных, что с необходимостью влечет применение средств автоматизированного проектирования. Поиск рационального размещения скважин, кустовых площадок, установок комплексной подготовки газа, распределения скважин по кустам относится к числу основных задач
проектирования разработки и обустройства месторождений газа, что предопределяет актуальность данной работы.
Целью исследований является разработка автоматизированных процедур формирования схем расстановки скважин и их распределения по кустам, размещения кустовых площадок и установок комплексной подготовки газа (УКПГ), направленных на обеспечение высоких значений технико-экономических показателей эффективности эксплуатации залежей природного газа.
Основными задачами исследований являются:
анализ существующих средств автоматизированного формирования схем размещения скважин, кустовых площадок, УКПГ и распределения скважин по кустам на месторождениях нефти и газа;
разработка алгоритмов формирования исходной информации для решения задачи размещения скважин и обоснование алгоритмов её решения;
постановка и математическая формулировка задач оптимального размещения кустовых площадок, УКПГ и распределения скважин по кустам;
4) разработка алгоритмов решения задач размещения кустовых
площадок и распределения скважин по кустам, размещения УКПГ;
5) апробация предлагаемых моделей, алгоритмов и их программной
реализации на примере проектирования разработки реального объекта
добычи газа.
Научная новизна работы определяется следующими результатами:
предложены процедуры формализации эвристических правил рационального размещения скважин на газовых залежах, основанные на методе анализа иерархий;
разработан алгоритм решения задачи размещения скважин, основанный на методе ветвей и границ;
3) предложен алгоритм согласованного решения задачи размещения
кустовых площадок и распределения скважин по кустам по критерию
стоимости скважин и обустройства газового промысла;
4) предложены постановка и алгоритм решения задачи размещения УКПГ по критерию минимума потерь давления в газосборной сети.
Практическая ценность работы обусловлена тем, что предлагаемые модели и алгоритмы, последовательно решая задачи размещения скважин, кустовых площадок, распределения скважин по кустам и размещения УКПГ позволяют за фиксированные сроки подвергнуть анализу большее число допустимых вариантов разработки и обустройства залежей и получить согласованные решения по разработке и обустройству залежи. Это способствует повышению обоснованности предлагаемых к реализации вариантов разработки и обустройства залежей.
Предлагаемые модели и алгоритмы оптимизации могут быть включены в систему автоматизированного проектирования разработки и обустройства газовых и газоконденсатных месторождений.
Проведенная в работе апробация предлагаемых моделей и алгоритмов подтвердила возможность их использования при проектировании разработки реальных объектов добычи газа.
Основные положения и результаты, выносимые на защиту:
1) комплекс моделей и алгоритмов для автоматизированного
формирования схем размещения добывающих скважин, кустовых площадок,
УКПГ, распределения скважин по кустам;
2) результаты численного исследования и апробации предлагаемых
моделей и алгоритмов при их использовании для проектирования разработки
и обустройства реальных объектов добычи газа.
Внедрение результатов работы. Предлагаемые модели и алгоритмы использовались Департаментом Геологии, разработки и лицензирования месторождений ОАО «НОВАТЭК» для расчетов по технико-экономической оценке вариантов разработки перспективного объекта.
Получено Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2010616280 от 21.10.2010 «Оптимизация размещения скважин на газовых залежах» (авторы: Ермолаев А.И., Кувичко A.M., Соловьев В.В.).
Методы исследования. При решении поставленных в диссертации задач использовались методы нефтегазовой гидромеханики, целочисленной оптимизации, многокритериального анализа, а также технологии построения геолого-гидродинамических моделей газоносных пластов.
Достоверность полученных результатов. Обоснованность научных положений и основных результатов работы подтверждены их апробацией при проектировании разработки реального объекта добычи газа -Ханчейского газоконденсатного месторождения, проведением расчетов, выполненных с помощью симуляторов (пакетов по гидродинамическому моделированию процессов, протекающих в продуктивных пластах), использованием известных методов дискретного программирования.
Апробация работы. Основные результаты диссертации были представлены на VI-й, VIII-й и ІХ-й Всероссийских конференциях молодых ученых, специалистов и студентов «Новые технологии в газовой промышленности» (Москва, 2005, 2009, 2011), Международных конференциях «WGRR-10» (Москва, 2010), «12th European Conference on the Mathematics of Oil Recovery» (Оксфорд, 2010).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ, в том числе, 3 статьи в журналах, включенных ВАК РФ в список изданий, рекомендуемых для апробации результатов кандидатских диссертаций.
Объем работы. Диссертация включает 125 страниц, 38 рисунков, 4 таблицы и состоит из введения, трех глав, выводов по каждой главе, заключения, списка литературы, содержащего 81 наименование.
