Файл: Закиров, С. Н. Проектирование и разработка газовых месторождений учебное пособие.pdf

Если при решении уравнений типа (1) приходится задавать гра­ ничные условия в виде дебитов или определять дебиты в результате решения, то вводится аналогично предыдущему (§ 7 главы У) коэф­ фициент пропорциональности Cq. Связь Cq с другими коэффициен­ тами подобия определяется вторым условием подобия протекания электрических и фильтрационных процессов:

Изложенная методика была использована для уточнения пара­ метров и строения водонапорной системы нижнемеловых отложений Западного Предкавказья [3]. В результате этих исследований были уточнены величины фильтрационных сопротивлений водоносного пласта в отдельных районах и выявлен ряд фильтрационных экра­ нов. Отметим, что проведенные во ВНИИгазе В. И. Соломахиным, Н. Г. Степановым и Ю. М. Фриманом с применением электроинтегра­ тора УСМ-1 исследования в связи с детальным анализом разработки Березанского и Сердюковского месторождений подтвердили наличие наиболее крупного (из полученных нами ранее [3]) фильтрационного экрана восточнее указанных месторождений. Говорить о подтвержде­ нии других корректив строения водонапорной системы нижнемело­ вых отложений Западного Предкавказья труднее. Следует в связи с этим упомянуть об исследованиях Г. И. Пикало. В результате детальной региональной корреляции установлено неповсеместное распространение продуктивных пачек (I, II, III, IV и V) в пределах разрабатываемых газоконденсатных месторождений Краснодарского края и обширной по размерам водонапорной системы. Это, в част­ ности, предопределило своеобразие проявления водонапорного ре­ жима в Березанском месторождении. В проводившихся же нами в 1961—1963 гг. исследованиях нижнемеловые отложения рассматри­ вались как единый продуктивный комплекс, и лишь в результате последующих геолого-промысловых исследований было выделено до пяти продуктивных пачек, получены выводы об особенностях строения и коллекторских свойствах нижнемелового горизонта.

§ 3. Характеристика потребителя. Отбор газа из месторождения

Потребность в газе и требования, предъявляемые к его кондиции потребителем, отражаются на всех показателях разработки место­ рождения и обустройства промысла. Поэтому на любых этапах проек­ тирования разработки месторождения и обустройства промысла должны быть известны сведения о потребителе. Характеристика потребителя определяет степень и способ очистки газа от механи­ ческих и вредных примесей, влаги, жидких углеводородов.

В зависимости от потребителя находится в известной мере про­ должительность периодов нарастающей, постоянной и падающей добычи газа. Заданное потребителем давление может определять пе-

256

риоды бескомпрессорной и компрессорной эксплуатации месторожде­ ния, время работы установок низкотемпературной сепарации газа, мощность дожимной компрессорной станции и установок искусствен­ ного холода. Требования потребителя оказывают влияние на изме­ нение во времени необходимого числа скважин, на систему сбора, обработки и распределения потоков газа.

Требования надежности газоснабжения потребителей определяют различный резерв скважин. Число групповых пунктов сбора и обра­ ботки газа также отчасти определяется требованиями надежности газоснабжения. Возможный аварийный выход из строя одного из групповых пунктов не должен отражаться на бесперебойной подаче газа потребителю. Число групповых пунктов определяет протяжен­ ность и диаметры шлейфов и газосборных коллекторов. Месторожде­ ние Газли, являющееся источником газоснабжения практически только индустриального Урала, имеет один комплекс головных со­ оружений. На Шебелинском же месторождении имеются четыре промысловые газораспределительные станции в связи с необходи­ мостью подачи газа по четырем направлениям и т. д.

Таким образом, характеристика потребителя, влияя на систему разработки месторождения и обустройства промысла* определяет многие технико-экономические показатели добычи газа на место­ рождении и у потребителя. При рассмотрении вопроса о потребителе необходимо иметь в виду его удаленность от месторождения и кли­ матические условия по трассе газопровода.

Существенными вопросами при проектировании разработки место­ рождения на различных этапах являются выбор, обоснование или уточнение отбора газа из месторождения. Трудно дать универсальные рекомендации на этот счет. Отметим некоторые факторы, влияющие на темп разработки месторождения.

Существенное влияние на отбор газа из месторождения оказывает величина начальных запасов его в пласте. Например, для СевероСтавропольского месторождения в 1954 г. по результатам еще не закончившейся его разведки проектом разработки рекомендовался годовой отбор газа в размере 6,7 млрд м8. В связи с уточнившимися запасами газа в проекте разработки 1960 г. обосновывается годовой отбор газа в 12,2 млрд. м8 с возможностью последующего увеличения его в отдельные годы до 15,2 млрд. м8. Фактический отбор газа достиг 15 млрд, м8 в год.

В начальные периоды разработки месторождения величину от­ бора газа определяет пропускная способность ближайшего маги­ стрального газопровода. Пропускная способность одного и того же газопровода изменяется во времени по мере ввода в эксплуатацию линейных и дожимной компрессорных станций.

Наиболее общим алгоритмом обоснования величины отбора газа из месторождения является следующий.

На основе топливно-энергетического баланса страны опреде­ ляется потребность в газе на ту или иную перспективу (этот вопрос решается Госпланом и его институтами в масштабе всего народного

хозяйства). Годовые объемы добычи газа по стране распределяются между отдельными газоносными провинциями. При этом учитываются имеющиеся и перспективные запасы газа, сложившиеся и перспек­ тивные потоки газа. Распределение добычи газа по газоносным про­ винциям осуществляется головными исследовательскими институтами Министерства газовой промышленности СССР, а распределение отборов газа из отдельных газоносных провинций между отдельными газовыми и газоконденсатными месторождениями возлагается на соответствующие региональные исследовательские институты. Реше­ ние рассматриваемой задачи в целом находится в результате не­ скольких последовательных приближений.

Вследствие сложности этой работы и по ряду других причин при составлении многих проектов разработки газовых и газоконден­ сатных месторождений еще не приходится использовать цифры, обоснованные указанным образом, в качестве плановых заданий по добыче газа. Чаще, если обоснованием отбора газа из месторождения занимается проектная или исследовательская организация, к рас­ смотрению привлекается топливно-энергетический баланс одного или нескольких районов возможного потребления газа. Результатом подобных технико-экономических исследований является технико­ экономический доклад (ТЭД). Однако в ТЭД, например для Тюмен­ ской газоносной провинции, обосновываются направления и объемы потоков газа исходя из рассмотрения топливно-энергетического баланса страны.

В результате анализа топливно-энергетического баланса инду­ стриального Урала, выполненного экономическим отделом ВНИИгаза под руководством В. М. Гальперина, была обоснована величина годового отбора газа из месторождения Газли.

Распространенной становится в последнее время практика обосно­ вания величин отборов газа из отдельных газовых месторождений провинции. В XI главе будет рассмотрена методика распределения заданного отбора газа из провинции по отдельным месторождениям. В настоящее время этот вопрос решается исходя из достижения опти­ мальных технико-экономических показателей добычи газа по всем месторождениям провинции в целом.

Величина отбора газа, обоснованная на том или ином этапе раз­ работки месторождения, в дальнейшем корректируется. Уточнение объема отбора газа вызывается изменением представлений о запасах данного месторождения и газоносной провинции в целом. Открытие новых месторождений по трассе газопровода или вблизи потребителя приводит к корректированию отбора газа из рассматриваемого место­ рождения. Так, открытие крупного по запасам Вуктыльского газо­ конденсатного месторождения по трассе будущей северной нитки газопровода Тюмень — Центр значительно скорректировало очеред­ ность строительства данного газопровода и величины отборов газа как из тюменских месторождений, так и из месторождения Вуктыл. Месторождение Вуктыл будет разрабатываться относительно высо­ кими темпами до тех пор, пока не будет введен в действие газопро­

258

вод от севера Тюменской области до Вуктыла. Это позволит раньше намеченных сроков дать газ европейской части СССР и отсрочить ввод капиталовложений в строительство газопровода Тюмень— Центр.

Изменение представлений о запасах газа Северо-Ставрополь­ ского месторождения и о потребности в газе европейской части Советского Союза привело к отмеченным уже коррективам величины годового отбора газа. Подобное же положение с отборами газа скла­ дывалось и для Шебелинского месторождения.

Темпы отбора газа в период падающей добычи определяются на­ личным числом эксплуатационных скважин и в некоторой степени местным потребителем.

Имеются особенности и в подходе к определению объемов отбора газа из небольших по запасам или малопродуктивных месторождений и к установлению очередности ввода их в разработку. Так, В. А. Коз­ лов, Б. В. Панасов и В. И. Старосельский при рассмотрении перспек­ тив разработки небольших по запасам газовых месторождений Клетско-Почтовской группы (Волгоградская область) обосновывают необходимость разновременного ввода их в разработку. Тогда при эжектировании низконапорного газа истощенных месторождений Арчединской группы создается возможность продолжать их разра­ ботку без строительства дожимной компрессорной станции и новой сети газопроводов для подачи газа из Клетско-Почтовской группы месторождений. Этому благоприятствует единый потребитель газа.

На основе опыта проектирования разработки Тахта-Кугультин- ского, Петровско-Благодарненского и Безопасненского месторожде­

малодебитных месторождений с подачей газа местным потребителям. Авторы считают, что оптимальные годовые отборы газа в период постоянной добычи не должны превышать 4—5% от первоначальных запасов, а продолжительность этого периода должна составлять не более 7 лет. Окончание разработки таких месторождений реко­ мендуют устанавливать исходя из условия, пока приведенные за­ траты на добычу и транспорт газа не сравняются с затратами на топливозаменитель — каменный уголь. Для малодебитных место­ рождений целесообразно применять конструкции скважин с 76—102- миллиметровыми эксплуатационными колоннами.

Исходя из продуктивных характеристик скважин на ТахтаКугультинском месторождении (около 5 тыс. м8/сут), Г. С. Уринсон в 1962 г. обосновал отбор газа 100 млн. м3/год. Увеличение отборов до 1,5—2 млрд. м3/год автор считал возможных! при повышении дебитов скважин в несколько раз. Поэтому рекомендовалось направ­ лять капиталовложения в первую очередь в разработку высокопро­ дуктивных месторождений Северного Кавказа.

§ 4. Проектирование рациональной разработки газового месторождения —

задача математического программирования

В последнее время решению оптимизационных технико-экономи­ ческих задач уделяется исключительное внимание. Для этого соз­ даются специальные методы поиска оптимальных решений, приме­ няется электронная вычислительная техника.

Все технико-экономические задачи имеют много общего в своей математической формулировке. Так, требуется найти минимум (или максимум) некоторой функции многих переменных. При этом должны соблюдаться определенные ограничительные условия относительно искомых переменных.

Подобные задачи решаются специальными методами — методами математического программирования. Методами линейного програм­ мирования решаются оптимизационные задачи, когда минимизиру­ емый функционал линейно зависит от искомых переменных. Если минимизируемый функционал нелинеен, то применяются методы нелинейного программирования. Методами динамического програм­ мирования решаются оптимизационные задачи управления и др.

Впрактике проектирования все более широкое распространение получает составление комплексных проектов разработки месторожде­ ния и обустройства промысла. При этом система пласт—скважины— газосборные сети—магистральный газопровод должна рассматри­ ваться как единое целое. Следовательно, требуется одновременная оптимизация показателей разработки месторождения и обустройства промысла.

Впринципе проектирование рациональных систем разработки

месторождения и обустройства промысла относится к классу задач, решаемых методами математического программирования. Однако здесь встречается еще ряд трудностей. Нетривиальной является запись минимизируемого функционала с учетом температурного режима системы пласт—скважина—газосборные сети — установки НТС и т. д., с учетом неравномерного характера размещения сква­ жин на площади газоносности, характерных особенностей проявле­ ния водонапорного режима и т. п. Возможность применения методов математического программирования при проектировании — пред­ мет дальнейших специальных исследований. Эти методы и в настоя­ щее время могут использоваться для решения некоторых задач в при­ ближенной математической постановке. Для этих целей, в частности, применяется метод Лагранжа — метод нахождения условного ми­ нимума (максимума) функции многих переменных. Использование метода Лагранжа будет показано в XI главе при расчете оптималь­ ного распределения заданного отбора газа по отдельным месторо­ ждениям газоносной провинции.

В связи с изложенными трудностями проектирования часто бывает необходимо при выборе рациональной системы разработки место­ рождения и обустройства промысла рассматривать различные рас­

260