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

и обустройства промысла. Из всех возможных вариантов раз­ работки и обустройства необходимо выбрать такой, который обеспе­ чивал бы минимум (максимум) экономического показателя за рас­ сматриваемый срок оптимизации [40] при данной величине отбора газа из месторождения. Это означает применительно к зависимостям 3( = 3t (Qi) на рис. 91, что для отбора газа Q минимальная величина приведенных затрат на разработку первого месторождения соста­ вляет Зг руб., второго — Зг, третьего — З3. Изменение любого параметра разработки первого месторождения или его обустройства потребует приведенных затрат 3', так что 3] ]> 3 j. Следовательно, при нахождении зависимости экономического показателя от величины отбора газа из месторождения необходимо уметь выбрать из всех возможных вариантов разработки и обустройства наилучший. Это достигается путем перебора большого числа возможных вариантов разработки месторождения и обустройства промысла. Экономическая оценка каждого варианта позволяет выбрать для каждой возможной величины отбора газа из месторождения Q наилучший вариант.

Приведем пример алгоритма выбора систем разработки месторож­ дения и обустройства промысла, обеспечивающих отбор газа Q и минимум экономического показателя за рассматриваемый срок разработки. Вследствие многовариантности задачи предполагается, что для ее решения используется ЭВМ.

Алгоритм и программа расчетов на ЭВМ должны предусматривать выбор для данного темпа разработки из большого числа возможных параметров разработки и обустройства — наилучший. К числу варьируемых параметров могут относиться рабочие депрессии на пласт, диаметры скважин и фонтанных труб, схемы размещения скважин на площади газоносности, диаметры и протяженность шлейфов и газосборных коллекторов, число и местоположение груп­ повых пунктов, размеры площади теплообменных аппаратов, мощ­ ности установок искусственного холода и компрессорной станции, методы очистки и осушки газа и т. д. В этом случае ЭВМ перебирает все возможные системы разработки и обустройства и выбирает лучший вариант по минимуму или максимуму экономического показателя.

Предположим, рассматриваются перспективы разработки уже обустроенного месторождения. Газ из месторождения поступает в магистральный газопровод, давление на входе которого необходимо поддерживать постоянным и равным 55 кгс/см2. Для предотвращения выпадения влаги в газопроводе и образования гидратов, что ослож­ няет транспорт газа, газ должен подаваться с точкой росы ниже минимальной температуры в газопроводе на 5—7°.

Конденсат, содержащийся в газе, является ценным сырьем для химической промышленности, и он как товарный продукт должен быть извлечен перед подачей в газопровод. Вместе с тем нельзя до­ пускать попадания тяжелых углеводородов в газопровод во избежа­ ние их конденсации.

Эффективность работы установок низкотемпературной сепарации

308

зависит от перепада давления на штуцере. Так как сепарация ведется" при постоянном давлении, равном давлению максимальной конден­ сации, этот перепад будет тем больше, чем больше давление перед штуцером, т. е. чем меньше потери давления в системе пласт—сква­ жина—промысловые газосборные сети.

В процессе разработки месторождения пластовое давление падает. Поэтому для обеспечения нужной температуры сепарации можно применять следующие меры: сменить фонтанные трубы на трубы большего диаметра для снижения потерь давления в стволе скважины; заменить шлейфы шлейфами большего диаметра или проложить параллельные шлейфы; увеличить площадь теплообменных аппаратов для предварительного охлаждения газа. При дальнейшем снижении пластового давления может потребоваться охлаждение газа (на установках искусственного холода) до его подачи в сепаратор. При разных темпах разработки указанные меры можно проводить, в разное время.

Целесообразность и время проведения того или иного меро­ приятия определяются технико-экономическими расчетами и путем сопоставлений. Алгоритм решения задачи предусматривает экономи­ ческую оценку указанных мероприятий. При этом экономический анализ различных вариантов позволяет установить: трубами какого именно диаметра целесообразно заменить существующие; какого диаметра должны быть проложены параллельные шлейфы или лупинги; какой должна быть площадь теплообменников; какой должна быть мощность установки искусственного холода и т. д. Такие расчеты проводятся по каждому месторождению для рассма­ триваемого критерия экономической эффективности.

Так как на входе в установки низкотемпературной сепарации (УНТС) давление падает, то для поддержания постоянной темпера­ туры сепарации при заданном давлении сепарации необходимо увеличивать площадь теплообменника. Технико-экономические оценки показывают, что в ряде случаев увеличение поверхности теплообмена для теплообменников типа «труба в трубе» свыше 80 м2 экономически неэффективно. Поэтому после достижения величины площади теплообмена 80 м2 для поддержания в дальнейшем заданных температуры и давления сепарации предусматривается проведение следующих технологических мероприятий:

а) замена фонтанных труб трубами большего диаметра; б) замена шлейфа шлейфом большего диаметра или прокладка

параллельного шлейфа того же диаметра (замена фонтанных труб или шлейфов или прокладка параллельного шлейфа производится только один раз);

в) дополнительное охлаждение газа до температуры сепарации при помощи установок искусственного холода;

г) ввод головной компрессорной станции.

Использование подобного алгоритма при рассмотрении перспек­ тив разработки группы газоконденсатных месторождений Красно­ дарского края потребовало рассчитать несколько тысяч вариантов.

309-

Выполнение такого объема вычислительных работ было возможным лишь при использовании быстродействующих ЭВМ. При этом ЭВМ «отбраковывала» в процессе счета неэффективные варианты, что значительно облегчило последующие обработку и анализ полученной информации [40]. Результаты соответствующих расчетов изложены в работе [40]. Здесь же дается структура и показываются особенности определения потребных капитальных вложений в разработку место­ рождений и обустройство промыслов и соответствующих величин эксплуатационных расходов.

§ 3. Рациональная разработка группы многопластовых месторождений природного газа 1

При проектировании разработки группы газовых и газоконденсатных место­ рождений решается задача оптимального распределения заданного отбора газа из провинции между месторождениями. Методика решения этой задачи рас­ смотрена в предыдущем параграфе. При этом предполагалось, что каждое место­ рождение характеризуется одной целевой функцией (зависимостью экономиче­ ского показателя от возможного отбора газа из месторождения).

Для группы многопластовых месторождений расчет оптимального распре­ деления отбора газа из провинции по отдельным месторождениям и залежам существенно затрудняется, так как залежи многопластового месторождения могут разрабатываться как раздельными, так и едиными сетками скважин; две или более залежи могут иметь единую систему сбора и подготовки газа к даль­ нему транспорту и т. д.

Рассмотрим последовательность расчетов оптимального распределения отбора газа из провинции по отдельным месторожденпям и залежам и нахожде­ ния наилучших систем разработки залежей и обустройства промыслов.

Пусть имеется некоторое многопластовое месторождение, представленное четырьмя залежами 2. Первая (I) и вторая (II) залежи (нумерация сверху вниз) являются чисто газовыми, а третья (III) и четвертая (IV) — газоконденсатными. Залежи имеют следующие запасы газа: I — 50, II — 25, III — 20, IV — 5% от общих запасов месторождения. Суммарные начальные запасы газа место­ рождения — 400 млрд. м3. Начальное пластовое давление в залежах: I — 65,

II— 70, III — 110 и IV — 113 кгс/см2. Другие исходные геолого-промысловые

итехнико-экономические данные, используемые в расчетах, для краткости не приводятся.

Взависимости от соотношения запасов газа, пластовых давлений, составов газа и других факторов для многопластового месторождения можно рассматри­ вать различные варианты систем разработки отдельных залежей или группы залежей.

Врассматриваемом примере в качестве целевой функции ф принята зави­ симость капитальных вложений3 в разработку эксплуатационных объектов

(отдельных залежей или группы залежей, объединенных одной сеткой скважин или общим наземным обустройством) от темпов отбора газа из них

фг = фг (<?«)•

Здесь ф; — капиталовложения в разработку г-ro эксплуатационного объекта и в систему обустройства промысла; Qt — возможный отбор газа из i-ro эксплуа­ тационного объекта.

1Параграф написан совместно с В. Ф. Стартовым.

2Пример выбран с данными, близкими к месторождению Газли (УзбССР).

3 Выбор критерия рациональности не влияет на сущность методики решения задачи.

310

На основе принятой характеристики месторождения представляет интерес рассмотреть следующие расчетные варианты.

Вариант I. Все залежи разрабатываются раздельными сетками скважин. Для каждой залежи проектируется своя система обустройства.

В этом варианте для каждой залежи рассчитывается своя целевая функция. Полученные в результате расчетов целевые функции для I, II, III, IV залежей приведены на рис. 92. С использованием метода Лагранжа и полученных целе­ вых функций найдены зависимости отборов газа из отдельных залежей в функ­ ции отбора газа из месторождения (рис. 93). В § 1 показано, что данные зависи­ мости позволяют оптимальным образом распределить любой отбор газа из место­ рождения по отдельным залежам.

Вариант II. Залежи I и II разрабатываются раздельно, а III и IV эксплуа­ тируются единой сеткой скважин. Целесообразность рассмотрения данного^

Рис. 92. Целевые функции для различных вариантов разработки мдогоиластового месторождения (типа Газли):

1, 2, 4, 5 — при раздельных системах разработки и обустройства соответственно IV, III, II

иI залежей; з — при совместной разработке III и IV залежей; 6 — при раздельной разработке

исовместном наземном обустройстве I и II залежей; 7 — при совместной разработке (после

выравнивания давления) и совместном наземном обустройстве I и II залежей

Рис. 93. Зависимость темпа отбора газа Qi из отдельного эксплуатационного объекта от темпа отбора газа из месторождения в целом при раздельных систе­ мах разработки и обустройства всех залежей

1, 2 , з ,4 — соответственно для IV, III, II и I залежей

варианта вытекает из того, что IV залежь имеет небольшие запасы газа. Кроме того, пластовые давления в III и IV залежах незначительно отличаются друг от друга. Обе залежи имеют близкие газоконденсатные характеристики.

По второму варианту удается рассчитать три целевые функции. При распре­ делении отбора между эксплуатационными объектами для I и II залежей исполь­ зуются те же целевые функции, что и в первом варианте. Для III и IV залежей определяется единая целевая функция при их совместной разработке (зависи­ мость 3 на рис. 92). Здесь и далее под эксплуатационным объектом понимается залежь или группа залежей, характеризующихся одной целевой функцией»

311