Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Комплексный мониторинг процессов промысловой подготовки и переработки углеводородного сырья крупных газоконденсатных месторождений

ВАК РФ 25.00.17, Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений

Автореферат диссертации по теме "Комплексный мониторинг процессов промысловой подготовки и переработки углеводородного сырья крупных газоконденсатных месторождений"

На правах рукописи

□ОЗ16351В

КАБАНОВ ОЛЕГ ПАВЛОВИЧ

КОМПЛЕКСНЫЙ МОНИТОРИНГ ПРОЦЕССОВ ПРОМЫСЛОВОЙ ПОДГОТОВКИ И ПЕРЕРАБОТКИ УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ КРУПНЫХ ГАЗОКОНДЕНСАТНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Специальность 25 00 17 - «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 4 ЯНВ 2008

Уфа-2007

003163516

Работа выполнена в Уфимском государственном нефтяном техническом университете на кафедре «Разработка и эксплуатация газовых и газоконденсагных месторождений»

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор Пономарев Александр Иосифович

Официальные оппоненты

доктор технических наук, профессор Басниев Каплан Сафербиевич, кандидат технических наук, доцент Гилязов Агдас Ахатович

Ведущая организация

ООО «ВНИИГАЗ»

Защита состоится 22_ января 2008 года в 14-00 на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212 289 04 при Уфимском государственном нефтяном техническом университете по адресу 450062, Республика Башкортостан, г Уфа, ул Космонавтов, 1

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уфимского государственного нефтяного технического университета

Автореферат разослан 21 декабря 2007 года

Ученый секретарь

Ямалиев В У

Актуальность темы

Технологические процессы промысловой подготовки, транспорта и переработки углеводородного сырья (УВС) газоконденсатных (ГКМ) и нефтегазоконденсатных (НГКМ) месторождений, в отличие от аналогичных процессов подготовки, транспорта и переработки нефти, характеризуются:

- наличием единой технологической цепочки «промысел - конденсатопровод -завод», каждое звено которой оказывает определяющее влияние не только на собственную эффективность, но и на эффективность эксплуатации системы в целом,

- изменяющимися в процессе разработки термобарическими параметрами и составом добываемого сырья, что также непосредственно влияет на эффективность эксплуатации всех звеньев последовательной схемы промысловой подготовки, транспорта и переработки УВС и требует периодической коррекции технологических параметров, реконструкции и модернизации промыслового оборудования

Перечисленные особенности характерны для крупнейшего в России ЗападноСибирского газоконденсатного комплекса ОАО «Газпром» Для эффективного функционирования и развития такой системы в целом необходим комплексный подход к текущему и перспективному планированию добычи, транспорта, переработки и реализации жидких углеводородов До настоящего времени при мониторинге и прогнозировании показателей добычи и промысловой подготовки УВС газоконденсатных и нефтегазоконденсатных месторождений практически не используются современные информационно-расчетные технологии

В связи с этим актуальным является разработка инструментария, обеспечивающего достоверный прогноз материальных балансов потоков, составов и свойств добываемого УВС, продуктов его промысловой подготовки и переработки

Цель работы

Разработка системы анализа и прогноза составов,показателя качества добываемого сырья газоконденсатных месторождений и продуктов его промысловой подготовки и переработки на основе адабционного моделирования технологических процессов по результатам статистической обработки режимных параметров и данных аналитического контроля

Основные задачи исследований

1 Анализ существующей практики мониторинга и прогноза показателей добычи и

промысловой подготовки УВС газоконденсатных и нефтегазоконденсатных месторождений, определение основных направлений ее совершенствования

2 Разработка и практическая реализация методики обследования и моделирования промысловой подготовки УВС на основе сбора и обработки оперативной промысловой информации и проведения исследований составов и свойств потоков и продуктов подготовки УВС

3 Разработка критериев обобщенной оценки эффективности промысловой технологии по селективности распределения компонентов УВС между продуктами промысловой подготовки, получение зависимостей, описывающих это распределение

4 Разработка критериев оценки и регулирования качества промысловых продуктов в соответствии с требованиями потребителей, создание адаптивных моделей технологических процессов промысловой подготовки и переработки

5. Опытная проверка, отработка и реализация выполненных методических разработок, рекомендации по их использованию в процессе решения производственных задач ООО «Уренгойгазпром»

Научная повпзна

1 Установлена функциональная зависимость коэффициентов отбора углеводородов от температур их кипения в процессе промысловой подготовки добываемого УВС

2 Введена функция отбора компонентов и установлены фактор селективности, температура кипения ключевого компонента и «интервал X процентного перекрытия» этой функции для характеристики технологической эффективности процессов промысловой подготовки и первичной переработки УВС

Практическая значимость результатов работы

1 Создана методическая основа анализа и регулирования показателей качества продукции газоконденсатных комплексов на базе методики комплексного мониторинга и адаптивного моделирования технологических процессов промысловой подготовки и переработки с определением функций отбора компонентов, материально-компонентных балансов и компонентно-фракционных составов промысловых потоков

2 Практическое применение разработанных методик мониторинга с применением моделирования и расчета материально-компонентных балансов значительно увеличивает объем систематизированной информации и обеспечивает статистическую достоверность моделей технологических процессов, используемых при текущем и перспективном

планировании функционирования газоконденсатных комплексов

Реализация результатов работы

1 Разработан и внедрен в ООО «Уренгоигазпром» нормативный документ СТО 05751745-126-2007 «Методология обследования, моделирования и мониторинга технологии промысловой подготовки углеводородного сырья газоконденсатных месторождений» В результате практической реализации СТО в ООО «Уренгоигазпром» созданы

- база экспериментальных исследований компонентно-фракционных составов и физико-химических характеристик промысловых потоков,

- программная система сбора и обработки среднесуточных параметров и показателей промысловой технологии,

- программная система мониторинга промысловой технологии с применением ее адаптационного моделирования

2 Проведено обследование установки комплексной подготовки газа УКПГ-11В Ен-Яхинского НГКМ после ее ввода в эксплуатацию, создана базовая технологическая модель промысла, определен начальный компонентно-фракционный состав совокупного добываемого флюида и дан прогноз его изменения в динамике разработки, рассчитаны балансы его промысловой подготовки и балансы переработки выделенного на промысле конденсата Компонентно-фракционный состав добываемого флюида и балансовые показатели его подготовки и переработки для технико-экономических расчетов включены в «Коррективы проекта разработки нижнемеловых залежен Ен-Яхинского нефтегазоконденсатного месторождения» (протокол №11-р/2005, утвержденный членом Правления ОАО «Газпром», заместителем председателя Комиссии газовой промышленности по разработке месторождений и использованию недр В Г Подюком).

3 На базе созданных по результатам обследования и мониторинга статистически достоверных моделей промысловой технологии выполнены прогнозные расчеты балансов и технико-экономических показателей промысловой подготовки и переработки УВС для разработки «Программы развития объектов УПКТ на период 2007 - 2009 гг » (протокол б/н от 10 08 2005 г, утвержденный начальником Управления по переработке газа, газового конденсата, нефти ОАО «Газпром» С 3 Алексеевым)

Защищаемые положения

1 Метод обобщенной оценки эффективности технологии промысловой подготовки

добываемого УВС на основе определения функций отбора его компонентов в вырабатываемые продукта,

2 Метод оценки и комплексного регулирования теплотворной способности товарного газа и качества вырабатываемого на промысле конденсата на основе расчетов материально-компонентных балансов и технико-экономических показателей подготовки и переработки УВС

3 Методика мониторинга технологических процессов промысловой подготовки УВС на основе адаптационного моделирования с использованием статистической обработки измеряемых параметров процесса и результатов аналитического контроля показателей качества промысловых продуктов

Апробация работы

Основные результаты диссертационной работы обсуждались на отраслевой научно-практической конференции ОАО «Газпром» «Актуальные проблемы и новые технологии освоения месторождений углеводородов Ямала в XXI- веке» (г Москва, 2004 г.); научно-технических советах ООО «Уренгойгазпром» (г Н Уренгой, 2007 г), научном семинаре кафедры «Разработка и эксплуатация газовых и газоконденсатных месторождений» УГНТУ(г Уфа,2007г)

Публикации

По теме диссертационной работы опубликовано 15 статей

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения Работа изложена на 183 страницах машинописного текста, содержит 23 рисунка, 3 таблицы, приложения (включающие 17 рисунков и 6 таблиц) и библиографический список го 73 наименований

Основное содержание работы

В первой главе дана оценка действующей на производстве практики мониторинга, анализа и прогноза технологических и балансовых показателей добычи и промысловой подготовки углеводородного сырья ГКМ и НГКМ и возможности ее совершенствования на базе современных методических и программных средств

Показано несовершенство мониторинга, анализа и прогноза технологических и балансовых показателей при текущем и перспективном планировании, разработке программ реконструкции и развития В классическом понимании балансы добычи и

промысловой подготовки углеводородного сырья газоконденсатных месторождений не планируются и не учитываются - определяется отдельно уровни добычи газа и уровни добычи конденсата, причем первые в объемных единицах, а вторые - в массовых Не определяется материальный баланс распределения добываемых ресурсов углеводородов между продуктами промысловой подготовки Не учитывается влияние технологии на объемы добычи и составы товарного газа и конденсата, Соответственно не прогнозируется и не отслеживается взаимосвязь качества товарного газа с составом и балансами переработки конденсата На практике не используется определение компонентно-фракционного состава (КФС) добываемого сырья и составление массового материально-компонентного баланса (МКБ) его добычи, промысловой подготовки и переработки Составы газа и конденсата, определяемые в процессе аналитического контроля и при исследованиях скважин, ограничиваются содержанием только легких компонентов Сг - С5 и остатка Сй+ Содержание узких фракции не определяется, поэтому в приведенных составах их количество ие учитывается

При такой практике объем и качество получаемой информации недостаточны для достоверной оценки эффективности действующей технологии, качественного планирования и принятия обоснованных решений по реконструкции и развитию производств В результате производственные комплексы но добыче, транспорту и переработке углеводородного сырья ГКМ и НГКМ могут эксплуатироваться недостаточно эффективно, не в полной мере используется их высокий технико-экономический потенциал

Информативность и качество аналитических и прогнозных расчетов для решения производственных задач можно повысить на базе современных методических разработок и программных систем Методы моделирования технологии, составов углеводородного сырья, расчетов его фазовых равновесий и физико-химических свойств подробно изложены в ряде отечественных и зарубежных публикаций, в частности в работах Ю М Жорова, В В Кафарова, А И Брусиловского, Г Р Гуревича, С А Ахметова, D Peng, D В Robinson, RC Reíd, JM Prausmtz, TK Sherwood На базе разработанных расчетных методик созданы и широко используются системы технологического моделирования, по которым можно выполнять многовариантные расчеты режимов, балансов и показателей качества сырья, технологических потоков и продукции В настоящее время наиболее популярной в мире системой технологического моделирования является система HYSYS,

поставляемая компанией АБРЕШЕСН Аналоги, используемые в России -«ГазКондНефть» (Киев), ОШВ в (Москва)

Для эффективного использования моделей при решении производственных задач необходимо обеспечить их адекватность реально действующим объектам, те чтобы результаты расчетов максимально соответствовали фактическим параметрам и показателям технологических процессов С этой целью модели необходимо адаптировать по измеряемым параметрам и показателям объектов моделирования Однако унифицированная методика адаптации модели и получения необходимой для нее экспериментальной и оперативной информации пока не разработана

Во второй главе изложены методические основы моделирования и обобщенной оценки эффективности промысловой технологии, являющиеся инструментами совершенствования производственного анализа и решения учетных и плановых задач

Установлено, что для создания адекватных моделей промысловой подготовки добываемого УВС, используемых для решения задач текущего и перспективного планирования и разработки программ реконструкции и развития, необходимо проведение специальных обследований промысловой технологии Сформулированы цели и задачи обследований, обоснован необходимый объем и качество экспериментальной и оперативной информации для адаптации моделей

Предложены процедура и основные принципы адаптации модели промысловой технологии по результатам ее обследований Она сводится к подбору КФС добываемого и поступающего на промысловую подготовку сырья и параметров технологических аппаратов, при которых рассчитанные по модели параметры и показатели максимально соответствуют их экспериментальным значениям

Подбор КФС добываемого УВС в процессе адаптации модели проводится в связи с невозможностью отбора и экспериментального исследования его представительной пробы (вследствие двух- или трехфазного состояния от забоя скважины до входного сепаратора промысла). Определение КФС поступающего на промысел сырья осуществляется на основе рекомбинации двух смежных экспериментально исследованных потоков газа и конденсата Для рекомбинации используют КФС товарного газа и товарного нестабильного конденсата (НК) или газа и конденсата, выходящих из сепаратора первой ступени

Установлено, что степень адекватности модели зависит от ее статистической

достоверности С этой целью в дополнение к обследованию промысловой технологии предлагается проведение ее мониторинга с периодической адаптацией модели на базе статистической обработки измеряемых параметров процесса и данных аналитического контроля промысловых продуктов Регулярное (например, ежемесячное) повторение этой процедуры предложено называть мониторингом промысловой технологии с применением ее адаптационного моделирования

Обоснованы функции мониторинга с применением моделирования (далее -мониторинга-моделирования), которые значительно расширены по сравнению с обычно используемыми Адаптация модели дает возможность контролировать достоверность результатов измерений и получать большой объем дополнительной информации, которую невозможно или сложно получить без ее использования Объем этой информации может на порядок и более превосходить объем измеряемых и экспериментально определяемых параметров и показателей. При этом параллельно осуществляется контроль адекватности модели (степени ее соответствия результатам измерений и исследований), обеспечивается ее статистическая достоверность и повышение точности и надежности прогнозных расчетов

Одним из наиболее важных фрагментов дополнительно получаемой информации является материально-компонентный баланс (МКБ) всех промысловых потоков В процессе исследований найдено новое направление использования МКБ с целью обобщенной оценки эффективности промысловой технологии по критерию селективности распределения компонентов добываемого УВС между промысловыми продуктами На основе МКБ однозначно определяются коэффициенты отбора (КО) всех компонентов и узких фракций сырья в промысловые продукты КО - это массовая доля компонента (узкой фракции) добываемого сырья, отбираемая в один из промысловых продуктов КО достаточно часто используют в качестве целевой характеристики промысловой технологии Однако КО отдельных углеводородов не дают полного представления о селективности распределения компонентов среди промысловых продуктов.

На базе термодинамического анализа и обобщения результатов расчетных исследований промысловой технологии показано, что КО углеводородов (индивидуальных компонентов и узких фракции) имеют монотонную зависимость от их нормальной температуры кипения Назовем эту зависимость функцией отбора компонентов (ФОК) На графиках в координатах «КО - температура кипения» эта функция имеет вид Б-образной

кривой, положение и степень растяжения которой относительно оси температур меняются в зависимости от схемы и технологического режима промысловой подготовки При этом чем меньше степень растяжения, больше угол наклона касательной, проведенной к кривой, отображающей ФОК, тем больше селективность распределения компонентов и узких фракций сырья между промысловыми продуктами

На рис 1 представлены зависимости КО компонентов УВС в НК от температуры их кипения (ФОК) Результаты, приведенные на рис 1, получены при промысловой подготовке УВС Ен-Яхинского месторождения по различной технологии низкотемпературной сепарации (НТС) и низкотемпературной сепарации-ректификации (НТСР) на температурном уровне в низкотемпературной ступени сепарации (НТСС) минус 30°С Очевидно, что кривая, характеризующая технологию НТС, более пологая по сравнению с кривой, характеризующей технологию НТСР Следовательно, селективность распределения углеводородов по технологии НТС хуже, чем по технологии НТСР

-170 -120 -70 -20 30 80 130

Температуры мшешеткоылонешов и фракций, °С

Рис 1 Зависимость КО компонентов УВС в нестабильном конденсате от температуры их кипения (ФОК) при подготовке газоконденсатного флюида Ен-Яхинского месторождения

по технологии НТС и НТРС

Наряду с углом наклона касательной, проведенной к кривой, описывающей ФОК, еще одной важной характеристикой является температура кипения компонедта, КО которого равен 50 % Назовем этот параметр температурой кипения ключевого компонента

(Тк50), поскольку он равномерно распределяется между промысловыми продуктами и фактически определяет номинальные пределы их кипения

Для использования ФОК в качестве количественного критерия оценки эффективности технологии необходимо ее аналитическое описание Показано, что достаточно корректно ФОК можно аппроксимировать с помощью уравнения сигмоиды, которая нередко используется в имитационных моделях Уравнение сигмоиды, описывающее поведение ФОК, имеет вид

Кшк = 100-100/{1+ЕХР[8х(Тк,-Тк50)]}, (1)

где КШ1{ - КО 1-го компонента (узкой фракции) в нестабильном конденсате, %масс,

Э - фактор селективности ФОК,

Тк, - температура кипения 1-го компонента (узкой фракции), "С,

Тк50 - температура кипения ключевого компонента (коэффициент отбора которого равен 50%масс), °С

Коэффициент отбора 1-го компонента (узкой фракции) в смежный промысловый продукт - товарный газ (К1Г) определяется по уравнению

1^ = 100-К,™ (2)

Подбор параметров сигмоиды Тк50 и в по экспериментальным данным осуществляется по методу наименьших квадратов С учетом несимметричности ФОК значение Б подбирается отдельно для ее верхней (К, > 50 %) и нижней (К, < 50 %) частей На рис 1 вместе с ФОК представлены подобранные в процессе аппроксимации параметры сигмоиды (во встроенной таблице) и построенные на их основе по уравнению (1) кривые Из рис 1 следует, что ФОК удовлетворительно описываются уравнением сигмоиды

Факторы селективности в, подобранные в процессе аппроксимации ФОК, могут использоваться в качестве количественного критерия оценки эффективности промысловой технологии - увеличение значения 8 характеризует повышение эффективности технологии В частности, из рис 1 следует, что более высокие значения параметра Б наблюдаются для технологии НТСР

Для удобства в качестве критерия оценки эффективности технологии предложено

использовать удельное приращение ФОК (dK/dT) вблизи Тк50 Параметр dK/dT характеризует увеличение КО при увеличении температуры кипения углеводорода на 1°С Этот параметр рассчитывается по уравнению (1) При этом рассчитывают два значения К„ш одно - при Тк, = Тк50 + 0,5 и второе - при Тк, = Тк50 - 0,5. Разность первой и второй величины и является значением dK/dT Увеличение значений dK/dT, так же как и фактора селективности S, свидетельствует о повышении эффективности технологии Рассчитанные значения dK/dT представлены во встроенной таблице рис 1 По этому параметру очевидна более высокая эффективность технологии НТСР.

Недостатком параметра dK/dT является его распространение только на среднюю часть ФОК Поэтому предложен еще один критерий оценки эффективности технологии В технологии нефтепереработки эффективность ректификации нефти часто оценивают по «перекрытию» («налеганию») температур кипения разделяемых погонов Значение этого «перекрытия» («налегания») определяется как разность температуры конца кипения более легкого разделяемого погона и температуры начала кипения более тяжелого погона Чем больше «налегание», тем менее эффективен процесс ректификации нефти

По аналогии с указанной оценкой эффективности ректификации нефти предложено определение интервала перекрытия ФОК - диапазона температур кипения компонентов, разделяемых между промысловыми продуктами Однако достоверно определить полный интервал перекрытия невозможно из-за высокой погрешности при расчете температур кипения компонентов, соответствующих коэффициентам отбора 0 и 100 % Поэтому предложено выбрать условные «граничные» коэффициенты отбора, например, 10 и 90 %, и определять диапазон соответствующих им температур кипения С учетом смежности ФОК в промысловые продукты интервал перекрытия можно задавать одним значением КО Например, зададим в качестве «граничного» значение КО, равное 90 % Тогда интервал перекрытия ограничивается снизу температурой кипения компонента, для которого КО в товарный газ равен 90 %, а сверху - температурой кипения компонента, для которого КО в НК также равен 90 %

В общем случае данный критерий оценки эффективности технологии можно назвать «интервалом X %-ного перекрытия ФОК» Здесь X - заданный «граничный» КО (для нижней границы в товарный газ, для верхней - в НК) Интервал X %-ного перекрытия можно рассчитать по уравнению сигмоиды (1) После алгебраических преобразований этого уравнения получим выражения для вычисления температур кипения «граничных»

компонентов

Т^ = Тк50 + 1п[(к,/(1- к,)] / в; Тцх-!) = Тк50 + 1п[(к{Ьх/(1- к,Ь1))] / в,

(3)

(4)

где к, = Х/100 и к!.х = 1-Х/100 - соответственно коэффициенты отбора в нестабильном конденсате (НК) для верхней и нижней «границ» ФОК, масс доли, Тк, и Тц1.Х) - соответствующие им темперагуры кипения верхнего и нижнего «граничных» компонентов, °С

Абсолютное значение разности температур, Тщ.^ и Т^, будет равно шггервалу X %-ного перекрытия ФОК

Рассчитанные интервалы 90 %-ного перекрытия ФОК также приведены во встроенной таблице рис 1 (обозначены «Инт90») Очевидно, что для технологии НТСР интервал перекрытия ниже, поэтому се эффективность по распределению компонентов выше, чем для технологии НТС

На базе изложенной в главе 2 методологии разработан и внедрен в ООО «Уренгойгазпром» нормативный документ СТО 05751745-126-2007 «Методология обследования, моделирования и мониторинга технологии промысловой подготовки углеводородного сырья 1азоконденсатных месторождений».

В третьей главе изложены результаты работ по обследованию и мониторингу-моделированию промысловой технологии Эти исследования выполнены в процессе практической реализации разработанной методологии

Обследование УКПГ-11В выполнено в 2004 году совместно со специалистами ООО «ТюменНИИгипро1 аз» Были отобраны пробы газа и конденсата по ступеням сепарации и разделения фаз и выполнены экспериментальные исследования отобранных проб для определения их КФС На этой основе и оперативных данных по режимам работы аппаратов и расходов промысловых продуктов на момент отбора проб создана и адаптирована базовая технологическая модель «УКПГ-11В» в среде системы «ГазКондНефть» Адаптация модели выполнялась в соответствии с изложенной в главе 2 методикой

В результате адаптации модели «УКПГ-11В» определен состав сбалансированного со всеми потоками и режимами аппаратов КФС совокупного добываемого флюида На базе этого состава, а также по результатам исследований флюида скважины № 324, товарного газа и НК «УКПГ-11В» обоснован начальный КФС добываемого флюида Ен-Яхинского

НГКМ По данным состава с помощью модели дифференциальной конденсации были рассчитаны прогнозные КФС добываемого сырья Ен-Яхинского НГКМ в динамике разработки Полученные в результате работы прогнозные составы, представленные на рис 2, включены в «Коррективы проекта разработки нижнемеловых залежей Ен-Яхинского нефтегазоконденсатного месторождения»

О 00001

-170 -120 --70 -20 50 80 130 180 230 280 330 380 430 Температуры кипения компонентов и узких фракций, °С

Рис 2 Компонентно-фракционные составы добываемого газоконденсатного флюида

Ен-Яхинского месторождения в динамике разрабогки

Методика мониторинга-моделирования технологии промысловой подготовки УВС была апробирована на промысловых объектах Ен-Яхинского и Уренгойского месторождений Для сбора и обработки результатов измерений технологических и расходных параметров в ООО «Уренгойгазпром» создана специальная информационная система, с помощью которой поступающую с промыслов оперативную информацию сортируют и усредняют каждые сутки Компонентные составы товарного газа и компонентно-групповые составы НК еженедельно определяют в лаборатории Для преобразования компонентно-групповых составов в компонентно-фракционные используют специальный конвертор, разработанный в ООО «ТюменНИИгипрогаз».

На базе усредненной оперативной информации и аналитического контроля составов

газа и РЖ ежемесячно проводят адаптацию модели «УКПГ-11В», детализированной по технологическим линиям В процессе адаптации подбирают КФС добываемого флюида путем рекомбинации экспериментальных составов товарного газа и НК В результате проводимой адаптации создают ретроспективные модели «УКПГ-ИВ» и экспериментально-расчетные массивы параметров и показателей всех промысловых потоков на каждый календарный месяц Для контроля степени соответствия модели результатам измерений проводят сравнение расчетных и экспериментальных значений всех параметров и показателей Полученные результаты показали, что расхождение экспериментальных и расчетных данных по КФС не превышает 2 - 3%, а по температурам потоков - 2 - 3°С

На рис 3 представлен усредненный КФС товарного НК с «УКПГ-11В» за 2006 год, использованный в процессе мониторинга-моделирования Показан состав НК, полученный при проведении обследования в 2004 году, и прогноз на 2006 год Можно отметить удовлетворительное соответствие КФС по прогнозу на 2006 год среднему составу по данным аналитического контроля юо •

Те мпе рятуры кмгмтя

Метян •161,3

Эгян -88,6

Пропан -ы

ижьБутян -11,7

н-Бут ян -0,5

ню-Пентян 27,8

н-Лентян 36,1

-70 30 130 230 330

Температуры ышелм компонентов н 10- градусных фракций

430

Рис 3 Компонентно-фракционные составы НК Ен-Яхинского НГКМ по данным аналитического контроля, результатам обследования и прогнозируемые по расчетам

В результате проведения мониторинга-моделирования созданы ретроспективные модели промысловой технологии, в соответствии с которыми наблюдали хорошую воспроизводимость среднемесячных параметров и показателей промысла Более того,

созданные модели дают возможность получить большой объем дополнительной информации по всем потокам и аппаратам, которую невозможно получить путем непосредственных измерений Получен большой массив статистических данных по различным параметрам и показателям, в том числе по КФС добываемого флюида и ФОК углеводородов в промысловые продукты Обеспечена статистическая достоверность моделей прохмысловой технологии, используемых для выполнения расчетов по прогнозированшо

На рис 4 приведены ФОК, усредненные по результатам мониторинга-моделирования газоконденсатиых промыслов ООО «Уренгойгазпром» за 2006 год, и аппроксимирующие их сигмоиды с подобранными параметрами

-170 -120 -70 -20 30 80 130

Температуры кипения компонентов и фракций,

Рис 4 Усредненные за 2006 год функции отбора углеводородов в НК при его подготовке на промыслах Ен-Яхинского и Уренгойского месторождений

Из приведенных результатов следует, что технология «УКПГ-5В» обладает наиболее высокой эффективностью (максимальное значение «сИШТ» и минимальное -«Инт90»), но при этом она характеризуется минимальным отбором в конденсат легких углеводородов Что касается технологии «УКПГ-11В», то при ее осуществлении наблюдают максимальное извлечение легких углеводородов в конденсат, но при этом имеют минимальную селективность разделения Такое различие в показателях можно объяснить значительным отличием параметров на промыслах Ен-Яхинского и

Уренгойского месторождений Уренгойские промыслы работают при более низких давлениях, приближенных к давлению максимальной конденсации углеводородов С5+, что создает более выгодные условия для обеспечения максимальной эффективности технологического процесса

На базе мониторинга-моделирования можно существенно усовершенствовать систему учета, в частности по использованию ресурсов компонентов добываемого сырья и списанию запасов В настоящее время подобные расчеты базируются на результатах, полученных при периодических исследованиях скважин на содержание в них газоконденсата Получение статистически достоверных результатов исследований связано с высокими трудозатратами В результате в расчетах не учитываются характеристики значительной части потоков добываемого сырья, что, естественно, снижает достоверность учета Дня устранения этих недостатков предложен новый, более надежный метод, базирующийся на определении КФС для общего объема поступающего на промысел сырья и промысловых продуктов

В четвертой главе дано обоснование целесообразности оценки и комплексного регулирования теплотворной способности товарного газа и качества НК промысла на основе расчетов материально-компонентных балансов и технико-экономических показателей (ТЭП) его переработки, приведены примеры и результаты решения практических задач

В настоящее время требования действующих нормативных документов (ОСТ 51 40) по степени подготовки товарного газа и стандартов предприятий по качеству НК промысла направлены на предотвращение технологических осложнений. Они не содержат критериев оценки потребительских характеристик промысловых продуктов, необходимых для обеспечения их оптимального использования и переработки.

Доказано, что с позиций потребителя объективным критерием оценки качества НК промысла является потенциальный баланс его переработки, который определяется по результатам внедрения мониторинга-моделирования промысловой технологии на базе разработанной методики При постановке и решении комплексных задач по оптимизации технологической цепочки промысел - завод предлагаемый критерий становится не только оценочным, но и регулирующим При этом вместе с оценкой и регулированием баланса переработки конденсата оценивается и регулируется теплотворная способность товарного газа по показателю «степень осушки», значения которого регламентированы ОСТ 51 40

Потребителем конденсатов всех месторождений ООО «Уренгойгазпром» является Уренгойское УПКТ Поэтому для расчетов потенциальных балансов переработки конденсата создана расчетная модель блока стабилизации и переработки НК на УПКТ Модель адаптирована по результатам проведенных специалистами ООО «ТюменНИИгипрогаз» обследований технологических установок Эта модель в совокупности с моделями промысловой технологии позволяет выполнить как ретроспективные, так и прогнозируемые расчеты по определению комплексных МКБ и показателей качества продуктов промысловой подготовки и потенциальной переработки добываемого УВС Полученные с помощью разработанной модели результаты можно использовать в качестве основы для последующих технико-экономических расчетов с гарантией их достоверности

По предложенному методу и на базе созданного комплекса моделей выполнен ряд расчетных исследований, направленных на решение практических задач

Проведена оценка целесообразности реконструкции промысловой технологии Ен-Яхинского месторождения с заменой схемы НТС на схему НТСР С этой целью выполнен комплекс расчетов, позволяющих сравнить технологии НТС и НТСР и ответить на вопросы, возникающие по поводу влияния схемы и температурного уровня в НТСС на балансы переработки конденсата В качестве базовой технологии выбрана действующая схема (НТС) промысловой подготовки добываемого сырья газ окон денсатных залежей Ен-Яхинскою месторождения На ее основе в качестве предполагаемой реконструкции УКПГ-11В создана модель технологии НТСР

С помощью моделей НТС и НТСР выполнены расчеты по прогнозированию технологических параметров, балансов и КФС продуктов промысловой подготовки при различном температурном уровне в НТСС на различных стадиях эксплуатации месторождения (при различных пластовых давлениях) При расчетах также варьировали давления в НТСС, от 3,5 до 7,5 МПа По каждому варианту промысловой технологии были рассчитаны балансы деэтанизации, стабилизации и переработки НК по технологии Уренгойского УПКТ

На рис 5 представлены расчетные выходы товарного газа, сжиженного газа и жидких продуктов переработки относительно технологии НТС с температурой минус 30 °С

Выходы газа и жидких продуктов переработки (СК, дизельного топлива и

бензиновой фракции) практически не зависят от температуры в НТСС и от промысловой схемы Теплотворная способность товарного газа тоже изменяется незначительно (не менее 3 %) Однако на выход сжиженных газов существенное влияние оказывает температура в НТСС. при понижении температуры с минус 25 до минус 40 °С (на 15 °С) выход возрастает на 35 % При температурах в НТСС выше минус 34 °С выход сжиженных газов по технологии НТСР меньше, чем по технологии НТС

В целом технология НТСР позволяет гибко управлять процессом и тонко регулировать отборы компонентов в промысловые продукты, в зависимости от состояния рынка сжиженных газов При профиците сжиженных газов, который отмечается в настоящее время, технология НТСР сможет легко обеспечить снижение объемов их производства При этом несколько возрастет теплотворная способность товарного газа, что будет являться благоприятным фактором, способствующим снижению удельных затрат на транспорт тепловой энергии 120

«

а о

О т О о

5 & я н а г

° К

¡з£

о

§ я

115 110 105 100 95 90 85

✓ -1

-Товарные газы (НТС) —•— Товарные тазы (НТСР) --Слепленные газы (НТС) Сжиженные газы (НТСР) - - - Жидкие продукт (НТС) о Жидкие продукты (НТСР) -1-1-1-1-1-1-'-1—

**

-25

-30 -35

Температура в НТСС, "С

-40

Рис 5 Зависимость от температуры в НТСС расчетных выходов продуктов подготовки-переработки УВС Ен-Яхинского месторождения относительно расчетных выходов по базовой технологии (НТС на температурном уровне минус 30°С)

При увеличении емкости рынка технология НТСР, в отличие от технологии НТС, позволит использовать более низкий температурный уровень в НТСС и обеспечить значительно больший отбор в конденсат этана, пропана, бутанов при практически постоянной упругости паров НК

На основании полученных результатов разработаны рекомендации по выполнению

19

инвестиционного анализа реконструкции технологии НТС Ен-Яхинского месторождения с заменой на технологию НТСР с номинальным температурным уровнем в НТСС минус 30°С и возможностью его понижения, а также использования технологии НТСР на вновь вводимых в разработку ачимовских газоконденсатных промыслах Экономический эффект от реализации этих рекомендаций, согласно выполненным расчетам, должен составить 345 млн руб в год

Рассчитанные в процессе решения данной задачи балансовые показатели для базовой схемы (НТС на температурном уровне в НТСС минус 30°С) включены в «Коррективы проекта разработки нижнемеловых залежей Ен-Яхинского нефтегазоконденсатного месторождения» На базе созданных моделей также выполнены прогнозные расчеты балансов и ТЭП промысловой подготовки и переработки УВС для разработки «Программы развития объектов УПКТ на период 2007 - 2009 гг »

Другой пример реализации разработанных методик представлены результаты расчета увеличения объема производства дизельного топлива (ГОСТ 305 - 82) на Уренгойском УПКТ па основе оптимизации схемы поставки сырья Экономический эффект от практической реализации, по данным расчета, должен составить 439 млн руб в год

Доказана возможность решения целого ряда технико-экономических задач, в том числе и по обоснованию цены на конденсат при заключении договоров на поставку сырья, ТЭП переработки конденсата

Таким образом, разработанные методики позволяют повысить достоверность, надежность и «прозрачность» аналитических, учетных и прогнозных расчетов и степень обоснованности разрабатываемых на их основе решений Практическая реализация разработанных в рамках настоящей работы методик позволит, путем комплексных расчетов МКБ, ТЭП и маркетинга, решить большинство задач по оптимизаций схем и балансов добычи и переработки УВС

Основные результаты и выводы диссертационной работы

1 Установлена функциональная зависимость коэффициентов отбора углеводородов от температур их кипения (функция отбора) в процессе промысловой подготовки УВС Впервые разработан метод обобщенной оценки эффективности промысловой технологии на основе определения функции отбора и ее математической интерпретации

2 Впервые разработан метод оценки и комплексного регулирования теплотворной

способности товарного газа и качества вырабатываемого на промысле конденсата, основанный на расчетах материально-компонентных балансов и ТЭП промысловой подготовки и переработки УВС

3 Разработана методика мониторинга технологических процессов промысловой подготовки УВС на основе адаптационного моделирования с использованием статистической обработки измеряемых параметров процесса и результатов аналитического контроля показателей качества промысловых продуктов Внедрение методики обеспечивает наработку статистики по функциям отбора, балансам и КФС промысловых потоков для совершенствования производственного анализа промысловой технологии, проверки адекватности расчетных моделей

4 На основании полученных в настоящей работе результатов разработан и внедрен в ООО «Уренгойгазпром» нормативный документ СТО 05751745-126-2007 «Методология обследования, моделирования и мониторинга технологии промысловой подготовки углеводородного сырья газоконденсатных месторождении» Созданные по результатам обследования и мониторинга-моделирования адекватные статистически достоверные модели промысловой технологии в комплексе с моделями расчета балансов переработки конденсата обеспечивают значительное повышение информативности и точности прогнозных расчетов и являются основой для совершенствования текущего и перспективного планирования

5 Выполнено обследование «УКПГ-11В» после ввода его в эксплуатацию и создана ее базовая технологическая модель Определен КФС начального совокупного добываемого флюида Ен-Яхинского НГКМ и дан прогноз его изменения в динамике разработки, рассчитаны балансы его промысловой подготовки и переработки выделешгого на промысле конденсата КФС добываемого флюида Балансовые показатели (для определения ТЭП) включены в «Коррективы проекта разработки нюкнемеловых залежей Ен-Яхинского нефтегазоконденсатного месторождения» (протокол №11-р/2005, утвержденный членом Правления ОАО «Газпром», заместителем председателя Комиссии газовой промышленности по разработке месторождений и использованию недр В Г Подкжом)

6 На базе созданных по результатам обследования и мониторинга статистически достоверных моделей технологии промысловой подготовки УВС выполнены прогнозные расчеты балансов и технико-экономических показателей промысловой подготовки и

переработки УВС при разработке «Программы развития объектов УПКТ на период 2007 - 2009 гг.» (протокол б/н от 10 08 2005 г, утвержденный начальником Управления по переработке газа, газового конденсата, нефти ОАО «Газпром» С.З Алексеевым)

7 По разработанному методу оценки качества промысловых продуктов выполнен комплекс расчетов и даны рекомендации по использованию технологии НТСР на Ен-Яхинском месторождении и ачимовских промыслах Уренгойского месторождения, а также по оптимизации схемы поставки сырья на блок производства дизельного топлива Уренгойского УПКТ Расчетный экономический эффект от реализации рекомендаций составляет 784 млн руб в год

Содержание работы опубликовано в 15 статьях, из которых 8 помещены в изданиях, включенных в перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, выпускаемых в Российской Федерации в соответствии с требованиями ВАК Министерства образования и науки РФ

1 Совершенствование планирования добычи и промысловой подготовки сырья газоконденсатных месторождений на основе информационно-расчетной технологии анализа и прогноза показателей / О П Кабанов // Наука и техника в газовой промышленности - 2006 - № 4 - С 16 - 24

2 Комплексное моделирование промысловой подготовки добываемого газоконденсатного флюида и переработки газового конденсата / О П Кабанов, А Г Касперович, Д А Рычков, О А Омельченко // Наука и техника в газовой промышленности - 2006 - № 4. - С 25 - 29

3 Методология создания адекватной технологической модели газоконденсатного промысла на основе результатов комплексного обследования / О П Кабанов, А Г Касперович, Д А Рычков, О А Омельченко // Наука и техника в газовой промышленности -2006 - №4 — С 30 - 36

4 Перспективные схемы транспорта и переработки УВС северных месторождений / А Г Касперович, А Н Соболев, А В Беспрозванный, О П Кабанов, В А Ставицкий, В Ф Новопашин//Газовая промышленность - 2001 - №2 -С 46-47

5 Оптимизация подготовки газа валанжинских залежей Уренгойского НГКМ / Г А Ланчаков, В А Ставицкий, О П Кабанов, Н А Цветков, Р В Абдулаев, А А Типугин //Газовая промышленность -2005 - №3 - С 48-50

6 Обоснование компонентно-фракционного состава добываемого сырья Ен-

Яхинского месторождения / А Г Касперович, О П Кабанов, В А Ставицкий, В В Прытков, Д АРычков//Газовая промыш1енность -2006 -№ 1 -С 59-61

7 Эксплуатация валанжииских УКПГ Уренгойского месторождения в компрессорный период разработки / ГАЛанчаков, В А Ставицкии, ОП Кабанов, Н А Цветков, А А Типугин // Газовая промышленность -2006 -№2 -С 31-33

8 Влияние режима эксплуатации УКПГ Ен-Яхинского месторождения на подготовку конденсата / ГА Ланчаков, О П Кабанов, В А Ставицкий, С П Власов, А А Типугин//Газовая промышленность -2007 -№7 - С 71-73

9 Результаты обследования и технологического моделирования газоконденсатного промысла Ен-Яхинского месторождения / О П Кабанов, А Г Касперович, Д А Рычков // Геология, бурение, разработка и эксплуатация газовых и газоконденсатных месторождений сб - М ООО «ИРЦ Газпром», 2006 - № 3. - С 41 - 44

10 Кабанов ОП Создание информационно-расчетной базы для анализа эффективности промысловой технологии на основе мониторинга и поточного моделирования схем промысловой подготовки и переработки углеводородного сырья Ен-Яхинского НГКМ / О П Кабанов // Геология, бурение, разработка и эксплуатация газовых и газоконденсатных месторождений сб -М ООО «ИРЦ Газпром», 2007 - № 4 -С 40-48

11 Критерии эффективности промысловой подготовки и переработки углеводородного сырья на основе математической интерпретации функций отбора компонентов и узких фракций / О П Кабанов, А И Пономарев, А Г Касперович // Геология, бурение, разработка и эксплуатация газовых и газоконденсатных месторождений сб - М ООО «ИРЦ Газпром», 2007 - № 4 - С 48-58

12 Способ оценки и комплексного регулирования качества вырабатываемого на промысле конденсата на основе расчетов материально-компонентных балансов и ТЭП его переработки по технологии потребителя / О П Кабанов, С В Сорокин, А И Сахнов, А Г.Касперович, Ю В Шипитько // Геология, бурение, разработка и эксплуатация газовых и газоконденсатных месторождений сб - М ООО «ИРЦ Газпром» 2007 - № 4 -С 68-72

13 Прогнозирование изменения технологических показателей УКПГ валанжинских залежей Уренгойского месторождения и сроков ввода ДКС по мере снижения пластового давления / А В Беспрозванный, А Г Касперович, О П Кабанов, В А Ставицкий,

Д Н Грицишин // Проблемы освоения месторождений Уренгойского комплекса сб - М ООО«Недра-Бгонесцентр» 2003 -С 103-108

14 Перспективы подготовки валанжинского газа Ен-Яхинского месторождения / А В Беспрозванный, О П Кабанов, В А Ставицкий, Н А Цветков, Д Н Грицишин, А А Типугин // Проблемы освоения месторождений Уренгойского комплекса сб - М ООО «Недра-Бизнесценгр» 2003 -С 143-149

15 Обеспечите эффективной эксплуатации валанжинского комплекса Уренгойского месторождения на весь период разработки / ГАЛанчаков, АН Кульков, О П Кабанов, НА Цветков, А А Типугин // Актуальные проблемы и новые технологии освоения месторождений углеводородов Ямала в XXI веке материалы научно-практической конференции - М ООО «ИРЦ Газпром», 2004 - С 271 -278

Подписано в печать 19 12 07 Бумага офсетная Формат 60x80 1/16 Гарнитура «Тайме» Печать трафаретная Уел печ л 1 Тираж 90 Заказ 288 Типография Уфимского государственного нефтяного технического университета Адрес типографии 450062, Республика Башкортостан, г Уфа, ул Космонавтов, 1

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Кабанов, Олег Павлович

Введение

1. Состояние и пути совершенствования учета и прогноза балансов и составов сырья и промысловых продуктов газоконденсатных месторождений

1.1. Состояние учета и прогноза балансов и составов добываемых газоконденсатных флюидов и продуктов их промысловой подготовки

1.2. Теоретические основы моделирования технологии, расчетов балансов и составов сырья и промысловых продуктов 15 1.3 Программные системы для моделирования технологии промысловой подготовки и переработки углеводородного сырья

1.4. Подготовка исходных данных и адаптация технологических моделей

1.5. Выводы

2. Методология обследования, моделирования и обобщенной оценки эффективности технологии промысловой подготовки углеводородного сырья газоконденсатных и нефтегазоконденсатных месторождений

2.1. Обследование технологии промысловой подготовки углеводородного сырья с целью получения достоверной информации для адаптации моделей

2.1.1. Программы обследований

2.1.2. Подготовка и проведение обследований

2.1.3. Обработка результатов обследований

2.2. Создание и адаптация модели

2.3. Мониторинг промысловой технологии с применением адаптацион- 53 ного моделирования

2.4. Анализ эффективности переработки углеводородного сырья на основе функций отбора компонентов и узких фракций

2.5. Выводы

3. Результаты работ по обследованию, моделированию и мониторингу промысловой технологии Ен-Яхинского месторождения 83 3.1 Обследование и моделирование технологии промысловой подготовки углеводородного сырья УКПГ-11В Ен-Яхинского месторождения

3.2. Определение начального компонентно-фракционного состава добываемого флюида Ен-Яхинского месторождения и прогноз его изменения в динамике разработки

3.3. Мониторинг-моделирование технологии промысловой подготовки углеводородного сырья газоконденсатных залежей Ен-Яхинского и Уренгойского месторождений

3.3.1. Ретроспективное моделирование промысловой технологии на базе оперативной информации и данных аналитического контроля

3.3.2. Расчеты материально-компонентных балансов, обобщенная оценка эффективности промысловой технологии

3.4. Покомпонентный учет использования ресурсов добываемого углеводородного сырья и списание запасов при анализе разработки месторождений

3.5. Выводы 113 4. Определение и комплексное регулирование качества промысловых продуктов на основе расчета балансов и ТЭП переработки конденсата

4.1. Обоснование технологических и технико-экономических критериев качества продуктов промысловой подготовки добываемого УВС

4.2. Ретроспективные расчеты комплексных балансов промысловой подготовки УВС и переработки Ж по схеме УПКТ

4.3 Расчетные исследования качества промысловых продуктов в зависимости от схемы и режимов УКПГ-11В Ен-Яхинского месторождения

4.4 Примеры решения производственных задач на базе комплексного расчета МКБ и ТЭП промысловой подготовки УВС и переработки конденсата

4.4.1. Обоснование цены на конденсат, вырабатываемый на промысле

4.4.2. Увеличение производства дизельного топлива на Уренгойском УПКТ на основе оптимизации схемы поставки сырья 142 4.5. Выводы 144 Заключение 147 Литература 150 Приложение

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Комплексный мониторинг процессов промысловой подготовки и переработки углеводородного сырья крупных газоконденсатных месторождений"

В настоящее время в России функционирует ряд крупных территориальных комплексов по добыче и переработке углеводородного сырья газоконден-сатных и нефтегазоконденсатных месторождений. Наиболее крупным и сложным по технологической схеме является Западно-Сибирский газоконденсатный комплекс ОАО «Газпром», сырьевую базу которого в значительной степени обеспечивают газоконденсатные промыслы ООО «Уренгойгазпром».

Технологические процессы промысловой подготовки, транспорта и переработки углеводородного сырья (УВС) газоконденсатных (ГКМ) и нефтегазоконденсатных (НГКМ) месторождений в отличие от аналогичных процессов подготовки, транспорта и переработки нефти характеризуются:

- наличием единой технологической цепочки «промысел - конденсато-провод - завод», каждое звено которой оказывает определяющее влияние не только на собственную эффективность, но и на эффективность эксплуатации системы в целом;

- изменяющимися в процессе разработки термобарическими параметрами и составом добываемого сырья, что также непосредственно влияет на эффективность эксплуатации всех звеньев последовательной схемы промысловой подготовки, транспорта и переработки УВС и требует периодической коррекции технологических параметров, реконструкции и модернизации промыслового оборудования.

Перечисленные особенности характерны и для Западно-Сибирского газо-конденсатного комплекса ОАО «Газпром». Для эффективного функционирования и развития такой системы в целом необходим комплексный подход к текущему и перспективному планированию добычи, транспорта, переработки й реализации жидких углеводородов. До настоящего времени при мониторинге И прогнозировании показателей добычи и промысловой подготовки УВС газоконденсатных и нефтегазоконденсатных месторождений практически не используются современные информационно-расчетные технологии.

В связи с этим актуальным является разработка инструментария, обеспечивающего достоверный прогноз материальных балансов потоков, составов и свойств добываемого УВС, продуктов его промысловой подготовки и переработки.

Целью настоящей работы явилась разработка системы анализа и прогноза составов, показателей качества добываемого сырья газоконденсатных месторождений и продуктов его промысловой подготовки и переработки на основе адаптационного моделирования технологических процессов по результатам статистической обработки режимных параметров и данных аналитического контроля.

В основные задачи диссертационных исследований вошли:

1. Анализ существующей практики мониторинга и прогноза показателей добычи и промысловой подготовки УВС газоконденсатных и нефтегазоконден-сатных месторождений, определение основных направлений ее совершенствования.

2. Разработка и практическая реализация методики обследования и моделирования промысловой технологии на основе сбора и обработки оперативной промысловой информации и проведения исследований составов и свойств потоков и продуктов подготовки УВС.

3. Разработка критериев обобщенной оценки эффективности промысловой технологии по селективности распределения компонентов УВС между продуктами промысловой подготовки, получение зависимостей описывающих это распределение.

4. Разработка критериев оценки и регулирования качества промысловых продуктов в соответствии с требованиями потребителей, создание адаптивных моделей технологических процессов промысловой подготовки и переработки.

5. Опытная проверка, отработка и реализация выполненных методических разработок, рекомендации по их использованию в процессе решения производственных задач ООО «Уренгойгазпром».

Основными методами исследований являются:

- статистическая обработка результатов измерений режимных и расходных параметров и результатов экспериментальных исследований углеводородных потоков;

- математическое моделирование технологических процессов с использованием программного комплекса «ГазКондНефть».

Научную новизну содержат следующие положения диссертационной работы:

1. Установлена функциональная зависимость коэффициентов отбора углеводородов от температур их кипения в процессе промысловой подготовки добываемого УВС.

2. Введена функция отбора компонентов и установлены фактор селективности, температура кипения ключевого компонента и «интервал X %-ного перекрытия» этой функции для характеристики технологической эффективности процессов промысловой подготовки и первичной переработки УВС.

Практической значимостью обладают следующие результаты работы:

1. Создана методическая основа анализа и регулирования показателей качества продукции газоконденсатных комплексов на базе методики комплексного мониторинга и адаптивного моделирования технологических процессов промысловой подготовки и переработки с определением функций отбора компонентов, материально-компонентных балансов и компонентно-фракционных составов промысловых потоков.

2. Практическое применение разработанных методик мониторинга с применением моделирования и расчета материально-компонентных балансов значительно увеличивает объем систематизированной информации и обеспечивать статистическую достоверность моделей технологических процессов, используемых при текущем и перспективном планировании функционирования газоконденсатных комплексов.

Реализация результатов работы:

1. Разработан и внедрен в ООО «Уренгойгазпром» нормативный документ СТО 05751745-126-2007 «Методология обследования, моделирования и мониторинга технологии промысловой подготовки углеводородного сырья газоконденсатных месторождений». В результате практической реализации СТО в ООО «Уренгойгазпром» созданы:

- база экспериментальных исследований компонентно-фракционных составов и физико-химических характеристик промысловых потоков;

- программная система сбора и обработки среднесуточных параметров и показателей промысловой технологии;

- программная система мониторинга промысловой технологии с применением ее адаптационного моделирования.

2. Проведено обследование установки комплексной подготовки газа УКПГ-ИВ Ен-Яхинского НГКМ после ее ввода в эксплуатацию, создана базовая технологическая модель промысла, определен начальный компонентно-фракционный состав совокупного добываемого флюида и дан прогноз его Изменения в динамике разработки, рассчитаны балансы его промысловой подготовки и балансы переработки выделенного на промысле конденсата. Компонентно-фракционный состав добываемого флюида и балансовые показатели его подготовки и переработки для технико-экономических расчетов включены в «Коррективы проекта разработки нижнемеловых залежей Ен-Яхинского нефте-газоконденсатного месторождения» (протокол №11-р/2005, утвержденный Членом Правления ОАО «Газпром», заместителем председателя Комиссии газовой промышленности по разработке месторождений и использованию недр В.Г. Подюком).

3. На базе созданных по результатам обследования и мониторинга статистически достоверных моделей технологии промысловой подготовки УВС выполнены прогнозные расчеты балансов и технико-экономических показателей промысловой подготовки и переработки УВС при разработке «Программы развития объектов УПКТ на период 2007 -г 2009 гг.» (протокол б/н от 10.08.2005 г., утвержденный Начальником Управления по переработке газа, газового конденсата, нефти ОАО «Газпром» С.З. Алексеевым).

Защищаемые положения:

1. Метод обобщенной оценки эффективности технологии промысловой подготовки добываемого УВС на основе определения функций отбора его компонентов в вырабатываемые продукты.

2. Метод оценки и комплексного регулирования теплотворной способности товарного газа и качества вырабатываемого на промысле конденсата на основе расчетов материально-компонентных балансов и технико-экономических показателей подготовки и переработки УВС.

3. Методика мониторинга технологических процессов промысловой подготовки УВС на основе адаптационного моделирования с использованием статистической обработки измеряемых параметров процесса и результатов аналитического контроля показателей качества промысловых продуктов.

Заключение Диссертация по теме "Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений", Кабанов, Олег Павлович

Основные результаты и выводы диссертационной работы:

1. Установлена функциональная зависимость коэффициентов отбора углеводородов от температур их кипения (функция отбора) в процессе промысловой подготовки УВС. Впервые разработан метод обобщенной оценки эффективности промысловой технологии на основе определения функции отбора и ее математической интерпретации.

2. Впервые разработан метод оценки и комплексного регулирования теплотворной способности товарного газа и качества вырабатываемого на промысле конденсата, основанный на расчетах материально-компонентных балансов и ТЭП промысловой подготовки и переработки УВС.

3. Разработана методика мониторинга технологических процессов промысловой подготовки УВС на основе адаптационного моделирования с использованием статистической обработки измеряемых параметров процесса й результатов аналитического контроля показателей качества промысловых продуктов. Внедрение методики обеспечивает наработку статистики по функциям отбора, балансам и КФС промысловых потоков для совершенствования производственного анализа промысловой технологии, проверки адекватности расчетных моделей.

4. На основании полученных в настоящей работе результатов разработан и внедрен в ООО «Уренгойгазпром» нормативный документ СТО 05751745126-2007 «Методология обследования, моделирования и мониторинга технологии промысловой подготовки углеводородного сырья газоконденсатных месторождений». Созданные по результатам обследования и мониторинга-моделирования адекватные статистически достоверные модели промысловой технологии в комплексе с моделями расчета балансов переработки конденсата обеспечивают значительное повышение информативности и точности прогнозных расчетов и являются основой для совершенствования текущего и перспективного планирования и решения оптимизационных задач.

5. Выполнено обследование «УКПГ-11В» после ввода его в эксплуатацию и создана ее базовая технологическая модель.

Определен КФС начального совокупного добываемого флюида Ен-Яхинского НГКМ и дан прогноз его изменения в динамике разработки, рассчитаны балансы его промысловой подготовки и переработки выделенного на промысле конденсата, КФС добываемого флюида. Балансовые показатели (для определения ТЭП) включены в «Коррективы проекта разработки нижнемеловых залежей Ен-Яхинского нефтегазоконденсатного месторождения» (протокол №11-р/2005, утвержденный Членом Правления ОАО «Газпром», заместителем председателя Комиссии газовой промышленности по разработке месторождений и использованию недр В.Г. Подюком).

6. На базе созданных по результатам обследования и мониторинга статистически достоверных моделей технологии промысловой подготовки УВС выполнены прогнозные расчеты балансов и технико-экономических показателей промысловой подготовки и переработки УВС при разработке «Программы развития объектов УПКТ на период 2007 -г 2009 гг.» (протокол б/н от 10.08.2005 г., утвержденный Начальником Управления по переработке газа, газового конденсата, нефти ОАО «Газпром» С.З. Алексеевым).

7. По разработанному методу оценки качества промысловых продуктов выполнен комплекс расчетов и даны рекомендации по использованию технологии НТСР на Ен-Яхинском месторождении и ачимовских промыслах Уренгойского месторождения, а также по оптимизации схемы поставки сырья на блок производства дизельного топлива Уренгойского УПКТ. Расчетный экономический эффект от реализации рекомендаций составляет 784 млн. руб. в год.

Предложения по реализации полученных научно-технических и прикладных результатов:

1. Разработать нормативный документ по усовершенствованной системе планирования добычи сырья газоконденсатных месторождений на базе результатов обследований и мониторинга промысловой технологии с применением ее адаптационного моделирования, обобщенной оценки эффективности промысловой технологии и комплексного регулирования калорийности товарного газа и качества вырабатываемого на промысле конденсата.

2. Осуществить практическое внедрение «Методологии обследования, моделирования и мониторинга технологии промысловой подготовки углеводородного сырья газоконденсатных месторождений» в предприятиях ЗападноСибирского комплекса осуществляющих разработку газоконденсатных месторождений: ООО «Ямбурггаздобыча», ООО «Юрхаровнефтегаз», ЗАО «Норт-газ» и др. с использованием способа комплексного регулирования калорийности товарного газа и качества нестабильного конденсата.

3. Подготовить предложения по переработке методики учета и списания запасов сырья газоконденсатных месторождений на основе составления комплексного МКБ добычи и подготовки УВС по результатам мониторинга промысловой технологии с применением ее адаптационного моделирования.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Кабанов, Олег Павлович, Уфа

1. Бояринов А.И., Кафаров В.В. Методы оптимизации в химической технологии. - М.: Химия, 1973. - 1973. - 564 с.

2. Кафаров В.В., Перов B.JL, Мешалкин В.П. Принципы математического моделирования химико-технологических систем. М.: Химия, 1974. - 344 с.

3. Г.З. Алекперов, В.Г. Тагиев, В.И. Титаренко Моделирование процессов подготовки и переработки природного газа. Научно-технический обзор. Серия: Переработка газа и газового конденсата. - М.: ВНИИЭгазпром, 1976. -43 с.

4. D.Peng, D.B.Robinson. A New Two-Constant Equation of State. Ind. Eng. Chem., Fundam., Vol.15, No.l, 1976, pp. 59-64.

5. Ю.М. Жоров Моделирование физико-химических процессов нефтепереработки и нефтехимии. - М.: «Химия», 1978. - 376 с.

6. В.В. Кафаров, В.П. Мешалкин, B.JI. Перов Математические основы автоматизированного проектирования химических производств. - М.: «Химия», 1979. - 320 с.

7. Л.П. Рузинов, Р.И. Слободчикова Планирование эксперимента в химии и химической технологии. - М.: «Химия», 1980. - 280 с.

8. W.J.Sim, T.E.Daubert. Prediction of Vapor-Liquid Equilibria of Undefined Mixtures. Ind. Eng. Chem. Process Des. Dev., 1980, vol. 19, No 3, pp. 386-393.

9. The Properties of Gases and Liquids, 3rd Edition, R.C. Reid, J.M. Prausnitz, Т.К. Sherwood, McGraw Hill Book Company (1981).

10. Берлин M.A., Гореченков В.Г., Волков Н.П. Переработка нефтяныхи природных газов. М.: Химия, 1981.-472с.

11. Г.Р. Гуревич, Е.Д. Карлинский Сепарация природного газа на га-зоконденсатных месторождениях. -М.: «НЕДРА», 1982. - 197 с.

12. Математическое моделирование процессов газоперерабатывающих производств: Сборник научных трудов. -М.: ВНИИОЭНГ, 1982. 127 с.

13. СТО 51.00.021-84. Расчет состава и свойств нефти, газа и воды на месторождениях.Главтюменнефтегаза. Тюмень, 1984. - 40с.

14. Оптимизация сложных технологических комплексов по подготовке и переработке природного газа: Обзорн. инф. /Сер. «Подготовка и переработка газового конденсата»/ - М.: ВНИИЭгазпром, 1984. - 43 с.

15. Г.Р. Гуревич, А.И. Брусиловский Справочное пособие по расчету фазового состояния и свойств газоконденсатных смесей. - М.: Недра, 1984. -264 с.

16. Островский Г.М., Бережинский Т. А. Оптимизация химико-технологических процессов. Теория и практика. М.: Химия, 1984, 240 с.

17. ГОСТ 11011-85 Нефть и нефтепродукты. Методы определения фракционного состава в аппарате АРН-2

18. Химико-технологические системы. Синтез, оптимизация, управление/ Под. ред. И.П. Мухленова. Л.: Химия, 1986. - 424 с.

19. Р.Б.Алиева. Свойства газовых конденсатов и направления их использования/ Обзорная информация. Серия «Подготовка и переработка газа и газового конденсата». М: ВНИИЭгазпром. - 1987г. - № 12. - С. 25.

20. Бекиров Т.М. Первичная переработка природных газов. -М.: Химия, 1987. 256 с.

21. Кузичкин Н.В., Саутин С.Н., Пунин А.Е. и др. Методы и средства автоматизированного расчета химико-технологических систем. Л.: Химия, 1987.- 152 с.

22. Е.Ф. Аврамчук, A.A. Вавилов, C.B. Емельянов и др. Технология системного моделирования; Под общ. ред. C.B. Емельянова и др. М. Машиностроение; Берлин: Техник, 1988

23. Амирова С.А., Островский C.B. Основы теоретического анализа химико-технологических процессов: Методические рекомендации, ч.1,П. Екате-ринбурпУрО РАН, 1992.

24. А.А.Нариманов, А.Н.Фролов. Газовая промышленность вчера, сегодня, завтра. М.: Недра, 1993. - 208 с.

25. А.И. Брусиловский Свойства природных углеводородных систем в околокритическом состоянии. /На примере пластовой смеси Югид-Соплесского месторождения/. - М., 1998.

26. Проблемы освоения месторождений Уренгойского комплекса. М: Недра, 1998. - 464 с.

27. Регламент составления проектных документов по разработке газовых и газоконденсатных месторождений, ОАО «Газпром», ВНИИГАЗ, Москва, 1999г

28. Мишин В.М. Переработка природного газа и конденсата: Учебник для системы непрерывного фирменного профессионального обучения рабочих в обществах и организациях ОАО «Газпром». М.: Издательский центр «Академия», 1999. -448с.

29. А.И. Гриценко, В. А. Истомин, А.Н. Кульков, P.C. Сулейманов. Сбор и промысловая подготовка газа на северных месторождениях России, М: Недра, 1999. 476с

30. Т.М. Бекиров, Г.А. Ланчаков. Технология обработки газа и конденсата. М: Недра, 1999. 596с

31. Касперович А.Г., Новопашин В.Ф., Магарил Р.З., Пестов А.К. Промысловая подготовка и переработка газоконденсатов. Тюмень, ТюмГНГУ, Учебное пособие, 1999, 80 стр.

32. Касперович А.Г., Соболев А.Н., Беспрозванный A.B. Кабанов О.П., Ставицкий В.А., Новопашин В.Ф. Перспективные схемы транспорта и переработки УВС северных месторождений. М.: Газовая промышленность, 2001, №2, с.46-47.

33. Калинкин A.B., Динков A.B., Касперович А.Г., Крушин П.Н., Белянский Ю.Н, Беспрозванный A.B., Ставицкий В.А. Проблемы транспорта и переработки ачимовского конденсата. М.: Газовая промышленность, 2001, №3, с.52-53

34. Мановян А.К. Технология первичной переработки нефти и природного газа: Учебное пособие для вузов. 2-е изд. -М.: Химия, 2001. -568с.: ил.

35. Ахметов С.А. Технология глубокой переработки нефти и газа: Учебное пособие для вузов. Уфа: Гилем, 2002. 672 с.

36. Технология переработки природного газа и конденсата. Справочник: В 2 ч. М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2002. -чЛ -517 е.: ил.

37. ММ 51-00159093-004- 02 Нестабильные жидкие углеводороды. Методы отбора проб

38. С.А. Ахметов Моделирование и инженерные расчеты физико-химических свойств углеводородных систем. Под ред. Т.Г. Умергалина. Учебное пособие. - Уфа.: РИО РУНМЦ МО РБ, 2003, - 160 с.

39. ММ51-00159093-004-04 «Нестабильные жидкие углеводороды. Методы определения компонентно-фракционного состава»

40. Касперович А.Г., Прытков В.В., Панова A.JL, Магарил Р.З. Расчетный метод определения температуры застывания углеводородных продуктов. -Известия ВУЗов, Тюменский Государственный Нефтегазовый Университет, Нефть и газ. 2004, № 6, с. 102 106.

41. Ланчаков Г.А., Ставицкий В.А., Кабанов О.П., Цветков H.A., Аб-дуллаев Р.В., Типугин A.A. Оптимизация подготовки газа валанжинских залежей Уренгойского НГКМ., М., Журнал Газовая промышленность, № 03, 2005, -стр.48 50.

42. СТО Газпром РД 5.1-2005 Методика определения физико-химических характеристик нестабильных жидких углеводородов. Расчет плотности и объемных свойств.

43. Омельченко O.A., Касперович А.Г. Математические основы экспресс расчета комплексных схем переработки углеводородного сырья. - Всероссийской конференции «Менделеевские чтения». Труды конференции. Тюмень, 26-28 мая 2005 года. 2005,3 стр. (с.302 - 304).

44. Касперович А.Г., Кабанов О.П., Ставицкий В.А., Прытков В.В., Рычков Д.А. Обоснование компонентно-фракционного состава добываемого сырья Ен-Яхинского месторождения. М.: Газовая промышленность. 2006, № 1, с.59-61.

45. Ланчаков Г.А., Ставицкий В.А., Кабанов О.П., Цветков H.A., Типу-гин A.A. Эксплуатация валанжинских УКПГ Уренгойского месторождения в компрессорный период разработки. Газовая промышленность, 2006. № 2,- с. 31-33.

46. Касперович А.Г. Имитационное поточное моделирование комплексных схем добычи и переработки углеводородного сырья. М.: Наука и техника в газовой промышленности. 2006, № 4, с.4-15.

47. Кабанов О.П., Касперович А.Г., Рычков Д.А., Омельченко O.A. Комплексное моделирование промысловой подготовки добываемого газокон-денсатного флюида и переработки газового конденсата. М.: Наука и техника в газовой промышленности. 2006, № 4, с.25-29.

48. СТО 05751745-126-2007 «Методология комплексного обследования установок промысловой подготовки углеводородного сырья нефтегазоконден-сатных месторождений».

49. Ланчаков Г.А., Кабанов О.П., Ставицкий В.А., Власов С.П., Типу-гин A.A. Влияние режима эксплуатации УКПГ Ен-Яхинского месторождения на подготовку конденсата. Газовая промышленность, 2007. -№ 7 с. 71-73.

50. BMP иэ регенерацию ^В* 18.

51. Газ на факел Нестабильный конденсат на УПКТ•SUlв

52. Рисунок Ш Технологическая линия УКГ1Г-11В Ен-Яхинского месторождения в период проведенияобследований (в сентябре 2004 года

53. Рисунок П2 Сравнение экспериментальных и рассчитанных по адаптированной модели КФС потоков НК из технологических аппаратов УКПГ-11В Ен-Яхинского месторождения (обследование 2004 года)

54. С-201, расчет С-201, эксперимент Р-201,расчет Р-201, эксперимент

55. Р-202,расчет Р-202, эксперимент

56. БЕ, расчет БЕ, эксперимент30 130 230 330

57. Температуры кипения компонентов и узких фракций, °С430

58. Рисунок ПЗ -- Сравнение экспериментальных и рассчитанных но адаптированной модели КФС потоков газоа из технологических аппаратов УКПГ-11В Би-Яхинского месторождении (обследование 2004 года)1. ЮО Л10