Введение к работе
Актуальность работы
Для обеспечения эффективной добычи нефти применяются гидравлические системы сбора нефти и поддержания пластового давления (ППД), которые имеют сетевую структуру протяженностью в среднем более 300 км и несколько тысяч элементов (трубопроводы, скважины, запорная арматура, насосные агрегаты и т.д.). Процесс их регулирования сводится к изменению характеристик некоторых элементов, например, насосов. Однако, известно, что структурно сложным системам свойственно реагировать изменением режимов во всех элементах при изменении свойств хотя бы в одном из них. Также применяется технология периодической эксплуатации, которая, однако, не обеспечивает энергосбережение. Ведется оперативное распределенное регулирование путем смены штуцеров, положения дросселей, корректировки частоты тока для погружных электроцентробежных насосов и т.п. Так как регулирование такого рода не может обеспечить выход на требуемый режим одновременно по всей системы ППД, то это приводит к порывам трубопроводов вследствие гидравлических ударов и неуправляемому гидравлическому разрыву пласта. В результате происходит снижение коэффициента извлечения нефти на 2-3 % и более.
В этой связи необходима новая технология регулирования, позволяющая оперативно воздействовать на комплексный гидравлический режим, т.е. потокраспределение во всех значимых участках системы. Для достижения такого результата необходима разработка и внедрение распределенного регулирования режимов скважин в непрерывном режиме.
Цель работы
Повышение эффективности нефтедобычи разработанной рациональной технологией регулирования и эксплуатации систем поддержания пластового давления.
Основные задачи исследований
1. Анализ известных способов регулирования гидросистем сетевой структуры и методов их контроля.
-
Разработка математической модели нестационарного течения сжимаемых сред в гидросистемах сетевой структуры и оценка факторов, влияющих на время выхода систем на стационарный режим.
-
Выявление характеристик волновых гидродинамических процессов в переходных режимах и оценка достоверности разработанной модели.
-
Апробация технологии распределенного регулирования гидросистем сетевой структуры при разработке месторождений углеводородного сырья.
Объект и предмет исследования
Объектом исследования являются гидравлические системы поддержания пластового давления, сбора нефти и газа и пористые коллектора, предметом -технологии регулирования структурно-сложных систем в условиях нестационарных процессов, сопровождающихся гидроволновыми явлениями.
Научная новизна выполненной работы
-
Установлены, границы применимости закона Дарси в уравнении пьезопроводности при описании движения с ускорением флюидов в пористой среде.
-
Разработана математическая модель нестационарного течения сжимаемых сред, позволяющая прогнозировать время выхода на установившийся режим гидросистем нефтяных промыслов и гидравлических ударов.
-
Доказано, что распределенное регулирование гидросистем в условиях непрерывной эксплуатации нефтяного месторождения является наиболее оптимальным с позиции энергосбережения по сравнению с регулированием посредством периодической эксплуатации.
Практическая ценность и реализация
1. Результаты стендовых и модельных испытаний позволили выявить критерии оптимального и безаварийного регулирования гидросистем поддержания пластового давления и систем сбора нефти, которые в условиях Западной Сибири обеспечивают значительное повышение эффективности процесса извлечения нефти.
-
Получена формула расчета времени выхода гидросистемы ППД на стационарный режим, которая позволяет регламентировать технологию ее регулирования.
-
Разработанная модель нестационарной фильтрации и течения позволяет более точно интерпретировать данные телеметрии и гидродинамических исследований пластов.
Основные защищаемые положения
-
Модель нестационарного течения и фильтрации сжимаемых жидкостей в условиях структурно-сложных систем.
-
Технология регулирования гидравлических систем, учитывающая переходные процессы, выраженные гидроволновыми явлениями.
-
Стендовая установка и результаты лабораторных экспериментов над ней, подтверждающих разработанную модель и технологию регулирования.
Соответствие диссертации паспорту научной специальности Область исследований включает разработку методов прогнозирования и регулирования показателей течения и фильтрации в структурно-сложных гидросистемах, включающих наземные сети сбора нефти и газа, систем поддержания пластового давления, пористые и трещиноватые коллекторы с целью ресурсосбережения и повышения эффективности эксплуатации месторождений за счет точности регулирования.
Указанная область исследования соответствует паспорту специальности 25.00.17 - Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений, а именно 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» и пункту 5: «Научные основы компьютерных технологий проектирования, исследования, эксплуатации, контроля и управления природно-техногенными системами, формируемыми для
извлечения углеводородов из недр или их хранения в недрах с целью эффективного использования методов и средств информационных технологий, включая имитационное моделирование геологических объектов, систем выработки запасов углеводородов и геолого-технологических процессов».
Апробация результатов исследований
Результаты диссертационной работы и ее основные положения докладывались и обсуждались на: Международной научно-практической конференции, посвященной 40-летию кафедры «Разработка и эксплуатация нефтяных месторождений» «Новые технологии для ТЭК Западной Сибири» (Тюмень, 2008 г.); Международной академической конференции «Состояние, тенденции и проблемы развития нефтегазового потенциала Западной Сибири» (Тюмень, 2009 г); научно-технических советах ФГУП «ЗапСибНИИГГ» (Тюмень, 2009-2011 гг); семинарах кафедры «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений» ТюмГНГУ (Тюмень, 2008 - 2011 гг.).
Публикации
Результаты выполненных исследований отражены в 10 печатных работах, в том числе в 3 изданиях, рекомендованных ВАК РФ, получены 8 патентов на изобретения и свидетельств на полезную модель.
Объем и структура работы. Диссертационная работа изложена на 122 страницах машинописного текста, содержит 3 таблицы, 64 рисунков. Состоит из введения, четырех разделов, основных выводов и рекомендаций, списка использованных источников из 79 наименований.
