Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Комплексный подход к выбору рационального способа механизированной добычи на нефтяном месторождении при неопределённости входных данных

ВАК РФ 25.00.17, Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений

Автореферат диссертации по теме "Комплексный подход к выбору рационального способа механизированной добычи на нефтяном месторождении при неопределённости входных данных"

ОАО «Всероссийский нефтегазовый научно-исследовательский институт имени академика А.П. Крылова»

На правах рукописи УДК 622.276.5

0050471)20

ШАКИРОВ АНТОН МИХАЙЛОВИЧ

КОМПЛЕКСНЫЙ ПОДХОД К ВЫБОРУ РАЦИОНАЛЬНОГО СПОСОБА МЕХАНИЗИРОВАННОЙ ДОБЫЧИ НА НЕФТЯНОМ МЕСТОРОЖДЕНИИ ПРИ НЕОПРЕДЕЛЁННОСТИ ВХОДНЫХ ДАННЫХ

Специальность: 25.00.17 - Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 0 СЕН'^12

Москва, 2012

005047028

Работа выполнена в открытом акционерном обществе «Всероссийский нефтегазовый научно-исследовательский институт» имени академика А.П. Крылова (ОАО «ВНИИнефть»),

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Жданов Станислав Анатольевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Мохов Михаил Альбертович, зам. заведующего кафедрой разработки и эксплуатации нефтяных месторождений РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина

кандидат технических наук

Лутфуллин Азат Абузарович,

зам. гл. геолога по разработке ООО

«НОВАТЭК-ТАРКОСАЛЕНЕФТЕГАЗ»

Ведущая организация:

Институт проблем нефти и газа Российской академии наук (ИП11Г РАН)

Защита состоится «5» октября 2012 года, в 10 часов, в конференц-зале института на заседании диссертационного совета Д.222.006.01 при ОАО «Всероссийский нефтегазовый научно-исследовательский институт имени академика А.П. Крылова» (ОАО «ВНИИнефть») по адресу: 127422, Москва, Дмитровский проезд, д. 10.

Автореферат размещен на интернет-сайтах Министерства образования и науки Российской Федерации http://vak.ed.gov.ru «31» августа 2012 г. и ОАО «ВНИИнефть» www.vniineft.ru «31» августа 2012 г.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ОАО «ВНИИнефть».

Автореферат разослан «4» сентября 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, л)'/' / «

доктор технических наук, профессор Симкин Э.М. 'л'!//-'

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Большинство нефтяных скважин, пробуренных на первых этапах разработки месторождения, имеют достаточный потенциал для естественного фонтанирования, однако, в процессе эксплуатации происходят изменения, связанные с пластом, призабойной зоной, характеристиками рабочих жидкостей, или подъемником, которые снижают дебит естественного фонтанирования. Для сохранения начальных темпов добычи, оптимизации и обеспечения требуемой депрессии на сегодняшний день более половины от числа всех нефтяных скважин мира эксплуатируются механизированными системами добычи. Наиболее распространёнными системами являются газлифт, установки штанговых глубинных насосов и установки погружных электронасосов. В России широко представлены только два последних, в то время как доля остальных способов механизированной добычи составляет около семи процентов.

С вводом новых месторождений или при анализе эксплуатации существующих, целесообразно применять структурированную методику для оценки и выбора рационального способа добычи из всех известных. Это позволяет расширить число сравниваемых методов от нескольких, широко применяемых в России, до десяти - пятнадцати, распространённых в мире.

Входные данные для выбора способа эксплуатации зачастую доступны с высокой степенью неопределённости в связи с различными проблемами отрасли: ограниченным числом разведочных скважин или их испытаний, недостаточным опытом работы в условиях нового месторождения, удалённостью нефтяного объекта, наличием данных десяти - пятнадцатилетней давности по причине консервации месторождений трудноизвлекаемых запасов в прошлом, ограниченности лабораторных испытаний жидкостей и породы, и многих других.

В данной работе предложена методика интегрированного технико-экономического анализа для выбора рационального способа механизированной добычи нефти, важными элементами которой являются оценка возможности возникновения технологических осложнений, связанных с неточностью входных данных и технико-экономических условий эксплуатации нефтяного объекта.

Цель работы

Разработка комплексной методики выбора рационального способа механизированной добычи нефти на основе входных данных, имеющих повышенную степень неопределённости.

Основные задачи исследований

1. Изучение существующих методик выбора способов механизированной добычи нефти.

2. Изучение проблем эксплуатации механизированных систем добычи нефти и технологий, применяемых для их решения.

3. Разработка мультикритериальной ранжированной матрицы для предварительного выбора способа эксплуатации.

4. Анализ ключевых неопределённостей данных эксплуатации скважин, влияющих на выбор механизированных систем добычи.

5. Создание методики сравнения способов механизированной добычи по удельной потребляемой мощности на объем добытой нефти.

Методы решения поставленных задач

Задачи решены с использованием программного обеспечения для моделирования и узлового анализа механизированных систем добычи, подъемника и призабойной зоны скважин (SubPUMP, Perform, Автотехнолог, WellFIo). Также использовались пакеты программного обеспечения для анализа жидкостей и газов (PVTLib, NORSOK М-506, онлайн ресурсы портала Технического Университета штата Нью-Мексико США). Ранжированные матрицы, экономическая модель сравнения способов механизированной добычи и удельной потребляемой мощности были разработаны с помощью Microsoft Office Excel. Оценка рисков проводилась с помощью специализированного программного обеспечения RISK@Analysis. Разработка необходимых корреляций выполнялась с помощью программы Curve Expert. Оценка наработок осуществлялась при помощи программы OilStat. Трёхмерные модели скважин разработаны в программе Adept Field Service. Лицензии на коммерческое программное обеспечение были предоставлены ООО «ПК «Борец», Alkhorayef Petroleum Company и CMSProdex Company. Использовались фактические данные, полученные автором при анализе разработки нефтегазовых месторождений с различными геолого-физическими условиями.

Научная новизна

1. Предложена комплексная методика выбора рационального способа добычи нефти, которая предусматривает оценку возможности возникновения технологических осложнений, связанных с неточностью входных данных и технико-экономических условий эксплуатации нефтяного объекта.

2. Для предварительного выбора способа механизированной добычи разработана усовершенствованная ранжированная матрица решений,

учитывающая 6 основных классов: заканчивание скважин, история добычи, история давлений, текущая характеристика скважин, ожидаемые проблемы и стоимость-эффективность-логистика.

3. Сформулированы принципы анализа ожидаемых проблем эксплуатации и сгруппированы пути для их решения.

Защищаемые положения

1. Комплексная методика выбора рационального способа механизированной добычи нефти, которая предусматривает оценку возможности возникновения технологических осложнений, связанных с неопределённостью входных данных и технико-экономических условий эксплуатации нефтяного объекта.

2. Усовершенствованная ранжированная матрица решений, учитывающая 6 основных классов: заканчивание скважин, история добычи, история давлений, текущая характеристика скважин, ожидаемые проблемы и стоимость-эффективность-логистика.

3. Принципы анализа неопределённостей входных данных и выявления потенциальных проблем эксплуатации скважин при выборе способа механизированной добычи.

Практическая значимость

Предложенная комплексная методика может применяться для выбора рационального способа эксплуатации нефтяных месторождений с различными геолого-физическими условиями пластов, на разных стадиях их разработки. Основные результаты диссертационной работы были использованы на проекте ООО «ПК «Борец» по выбору способа механизированной добычи на вводимом в разработку месторождении Восточной Сибири, что позволило:

• Оценить неопределённости входных данных и их влияние на выбор способов механизированной добычи

• Разработать ряд технологических решений для предупреждения и борьбы с ожидаемыми проблемами добычи нефти в заданных условиях

• Спрогнозировать затраты на различные периоды эксплуатации месторождения

• Обосновано выбрать стратегию ввода механизированного фонда на месторождении

Апробация работы

Основные результаты исследований докладывались на международных конференциях и семинарах, в том числе на: НТС ООО «ПК «Борец» «Основные проблемы выбора способа эксплуатации на новых месторождениях и пути решения», г. Москва, 2007 год; II Ближневосточном форуме по механизированной добыче нефти, Королевство Бахрейн, г. Манама в 2011 году; НТС ПАО «Укрнафта» «Анализ фонда механизированной добычи», Украина, г. Киев, 2011 год; 9-й Международной конференции «Механизированная Добыча», РФ, г. Москва, 2012 год.

Публикации

По теме диссертации опубликованы 7 работ, в том числе 3 работы в изданиях, входящих в перечень рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объём работы

Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав и заключения. Общий объём работы составляет 152 страницы, в том числе 88 рисунков, 43 таблицы и списка литературы из 70 наименований.

Благодарности

Автор диссертационной работы выражает глубокую благодарность своему научному руководителю д.т.н. профессору Жданову Станиславу Анатольевичу за постоянную помощь и внимание на протяжении 6 лет подготовки работы. Автор благодарен д.т.н. профессору Мищенко Игорю Тихоновичу и д.т.н. профессору Солеша Мишо за рекомендации и замечания к исследованиям диссертационной работы и другим совместным научным работам.

Содержание работы

Во введении изложена актуальность работы, определены цели исследования, основные задачи и методы их решения, сформулированы научная новизна и практическая ценность полученных результатов исследований.

В первой главе проведено исследование существующих работ по вопросам выбора способа эксплуатации месторождений. Также изучены работы, затрагивающие основные проблемы эксплуатации механизированного фонда, и работы, раскрывающие методы экономического анализа различных способов эксплуатации. Проблемой выбора и оценки способов эксплуатации занимались многие профессионалы отрасли и деятели науки, начиная с 70-х годов прошлого столетия, накопленный ими опыт на сегодняшний день представляет собой массу решенных частных и существенных задач. В ходе исследования были изучены работы следующих отечественных и зарубежных нефтяников и учёных: : Адонин

A.Н., Андреев В.В., Андреева H.H., Басос Г.Ю., Бравичева Т.Б., Вишнепольский

B.К., Гамбарли Т.Э., Гиматудинов Ш.К., Дадашев Б.А., Далимов В.У., Дарищев В.И., Ермалаев А.И., Золотухин А.Б., Ивановский В.Н., Исмаилов И.О., Каштанов B.C., Кокжаев А.Т., Макарова K.M., Мищенко И.Т., Пекин С.С., Персиянцев М.Н., Сабиров A.A., Ситенков В.Т., Трахтман Г.И., Уразаков K.P., Чайка С.Е., Kermit Е. Brown, В. Capps, J. Clegg, F. Gipson, L.R. Heinze, Robert D. Steel, James F. Lea, S. Mokhatab, B. Neely, R.E. Pankratz, L. Rowlan, Soponsakulaev N, K. Thornsberry, P. Wilson, B.L. Wilson, L.D. Witt и других. Всего 16 исследований были отобраны автором для подробного рассмотрения, включая исследования, проведённые в России, США, Канаде, Аргентине, Китае, Индии и Австралии, опубликованные с 1976 по 2008 гг.

Одним из первых исследований, изданном в 1984 году отечественным специалистом, на тему выбора способа механизированной добычи является работа Трахтмана Г.И. «Выбор способа эксплуатации нефтяных скважин за рубежом», в которой автор представляет преимущества и недостатки различных способов механизированной добычи в различных геолого-физических условиях и описывает основы их экономического сравнения. Из российских трудов большой интерес представляет современная работа Мищенко И.Т. «Скважиная добыча нефти», а также совместный труд с Бравичевой Т.Б. и Ермалаевым А.И. «Выбор способа эксплуатации скважин нефтяных месторождений с трудноизвлекаемыми запасами». В своей работе авторы предлагают методику выбора способа эксплуатации группы интерферирующих скважин, описывают принципы и методики предварительного выбора способов эксплуатации нефтяных месторождений и основы экономической оценки механизированных систем добычи.

Предварительный выбор, без сомнений, является необходимым этапом процедуры выбора рационального способа механизированной добычи нефти, так как он позволяет в дальнейшем провести глубокий анализ сравнения только для тех способов, которые применимы в заданных условиях. На данном этапе должно быть сформировано понимание о прошлом, настоящем и будущем рассматриваемого месторождения, выбраны технологии заканчивания скважин и сформулированы стратегии по обеспечению бесперебойной добычи. Проблему выбора способа эксплуатации нефтяных скважин исследовали Ивановский В.Н., Дарищев В.И., Сабиров A.A., Каштанов B.C., Пекин С.С., в их работе были рассмотрены принципы сравнения механизированных систем в наклонных и малодебитных скважинах с использованием экономических оценок и рангов сравнения по дебитам и глубинам спуска погружного оборудования.

Принцип сравнения по рангам известен в нефтяной отрасли уже многие годы, однако подробной матрицы решений для выбора рационального способа механизированной добычи нефти не существует до сих пор. В данной диссертационной работе была разработана такая ранжированная матрица решений, включающая основные и косвенные технико-экономические аспекты эксплуатации механизированного фонда. Также к числу интересных российских трудов на данную тему можно отнести диссертационную работу Басос Г.Ю. «Разработка и исследование механизированных способов подъема продукции при разработке месторождений тяжелых и высоковязких нефтей скважинными методами», где автор рассматривает 11 способов механизированной добычи и даёт экспертные оценки для каждого в заданных условиях эксплуатации.

В ходе рассмотрения работ были определены основные инженерные подходы, используемые для сравнения и оценки способов механизированной добычи. Составив таблицу по существующим работам, автором давался 1 балл за применяемый инженерный подход или технику в каждом исследовании, использованную для выбора способа эксплуатации. В то же время автором отнимался 1 балл за типичные недостатки методов, такие как ограниченное число сравниваемых способов (менее 3-х) или применение упрощенных методов сравнения (например, при сравнении по применимости систем добычи только по дебитам и глубине, без учета каких либо других факторов). В результате был получен график, отражающий процентное соотношение наиболее распространённых инженерных подходов при выборе способа механизированной добычи, рис. 1:

Экспертиз* оценка

Экономические расчеты

I

Анализ влияния параметров Прогнозирование проблем Раижирсваиная модель сравнения База данных | Наработка Подбор оборудования По: кроение моделей скважин Анализ качества вко^ыя данным | Дебит / глубина

Ограниченное число способов

•404 -JO* С!4 20М «СЧ 60Ü 804

Процентное соотношение наиболее распространённых инженерных подхода а прл

выборе способа механизированной добычи |

Рисунок 1. Наиболее распространённые инженерные подходы при сравнении и выборе способа эксплуатации нефтяных скважин.

Экспертная оценка является наиболее распространённым инженерным подходом при выборе и сравнении способов добычи, что также было отмечено Мищенко И.Т., Бравичевой Т.Б. и Ермолаевым А.И. Данный вид оценки заключается в общем случае: в текстовом описании преимуществ, недостатков и разных частных особенностей способов добычи нефти, таких как опыт и примеры использования, знания о новых технологиях, возможности оптимизации режимов работы в будущем и других. Как видно на рис.1 данный инженерный подход применялся в более чем в 80% рассмотренных работ. Действительно, описание преимуществ и недостатков способов наиболее очевидный прием для любого сравнения и конечно необходимый, однако, он не даёт взвешенной оценки, т.е. не ясно «на сколько» один способ лучше другого. Как раз этим вопросом занялись авторы около 20% рассмотренных работ, как и определено на Рисунке 1 в графе «ранжированная модель сравнения» или сравнения по принципу рангов в мультикритериалыюй матрице решений. Данный подход позволяет определить применимость того или иного способа механизированной добычи в сравнении с другими. Стоит отметить, что данный способ сравнения известен не только в нефтедобыче, но также был использован и в газодобыче в исследовании Сопонсакулаева Н. по определению наиболее подходящего механизированного способа откачки накопленной воды с забоя газовых скважин. Несмотря на очевидное удобство использования ранжированной матрицы решений, такой приём не может являться окончательным при выборе способа добычи, так как с ним связаны риски принятия решения на основе данных экспертных оценок. С другой стороны, такой приём наиболее эффективен для предварительного отказа от не применимых способов в заданных условиях.

Другие подходы к выбору способов механизированной добычи встречались менее чем в половине исследованных работ, рис. 1. В том числе это выбор с использованием следующих приемов: «экономические расчеты», «анализ влияния параметров» (т.е. влияние изменений системы пласт - подъемник - устье на выбор способа эксплуатации), «прогнозирование проблем» (т.е. проблем эксплуатации и обеспечения бесперебойной добычи). В то время как ограниченное число сравниваемых способов встречается почти в 40% существующих работ. Использование упрощенных методов сравнения встречается в 20% работ. Говоря об упрощенных методах сравнения, можно отметить их высокое влияние и популярность в исследованиях и текущих практиках зарубежных компаний.

Проведение анализа качества входных данных, как часть методики выбора способа эксплуатации, встречается очень редко, в менее 10% исследований. То есть, в большинстве существующих работ входные данные принимались без оценки их качества и рисков, связанных с их использованием. Также не раскрыта тема оценки возможности возникновения технологических осложнений, связанных с неточностью входных данных и технико-экономических условий эксплуатации нефтяного объекта. С целью разработки комплексной методики рационального выбора способа механизированной эксплуатации, необходимо учесть все ранее использованные, а также разработанные в ходе исследования новые приемы. Очевидно, что интегрированная методика должна поэтапно ставить задачи для анализа.

В таб. 1 представлены годы публикаций исследований и характеристики работ описанных выше. В графе, соответствующей 2012 году, показаны инженерные подходы, обобщенные в данной диссертационной работе.

Таблица 1. Сравнение существующих методик с предложенной в данном исследовании.

Анализ качества входных данных

Экспертная оценка_

Подбор оборудования_

Построение моделей скважин Анализ влияния параметров Ограниченное число способов

Наработка_

Дебит/глубина_

Прогнозирование проблем

Экономические расчеты_

База данных_

Ранжированная модель_

Исходя из анализа опубликованных исследований, можно обобщить основные проблемы выбора способов механизированной добычи в следующем виде:

1. Анализ качества входных данных, как обязательный этап методики, присутствует только в одной работе 1976 года.

2. В большинстве исследований итоги сравнения способов опираются только на экспертные оценки, которые очевидно влекут за собой риск принятия решения, связанный с качеством таких оценок.

3. Широко распространено сравнение на основе упрощенных методов, таких как глубина-дебит, либо сравнение ограниченного количества способов механизированной добычи.

4. Ни одна из опубликованных работ не содержит всесторонней оценки факторов, влияющих на рациональность выбора способа механизированной добычи, несмотря на это некоторые авторы превосходно описывают и решают частные проблемы.

Во второй главе изложена сущность методики предварительного выбора рационального способа эксплуатации для месторождений с высокой степенью неопределённости входных данных. Теоретической базой для этого является отечественный и зарубежный опыт использования механизированных систем добычи нефти и фактические данные, полученные автором при анализе разработки нефтегазовых месторождений с различными геолого-физическими условиями.

На следующем Рисунке 2 изображена структурная диаграмма предложенной методики.

Рисунок 2. Структурная диаграмма предложенной методики

Необходимым первым шагом анализа месторождений является сбор и анализ входных данных. Ключевыми данными, необходимыми для последующего выбора способа механизированной добычи являются:

• Данные об истории: добычи, давлений, заканчивания скважин и свойств добываемой продукции

• Данные о лабораторных исследованиях пород, жидкостей и газов

• Данные о действующем эксплуатационном фонде, проблемах и скважинных испытаниях

По результатам сбора данных необходимо провести оценку качества полученной информации и организовать дополнительные исследования, если требуется.

Под оценкой качества данных имеется в виду определение различных зависимостей данных для каждого эксплуатационного объекта на месторождении с целью выявления неоднородности данных и диапазонов изменений, таких как, зависимость известных давлений и температур от глубины скважин, зависимости коэффициентов продуктивности и скин факторов от толщины нефтеносных горизонтов и другие. В том числе рекомендуется провести корреляционный анализ для независимых факторов. Данный подход позволит выявить особенности месторождения и определить максимальные и минимальные параметры продуктивных горизонтов (коэффициенты продуктивности, пластовые давления, депрессии, дебиты и другие). Если объем такой информации окажется недостаточным для твердого решения о группах и типах скважин уже представленных или запланированных под бурение на месторождении, то первой неопределённостью для выбора способа эксплуатации является продуктивность скважин, которая, без сомнений, несёт в себе большую долю риска. Решением данной проблемы может быть либо дополнительное проведение испытаний скважин, либо симуляция продуктивности скважин на основе известных параметров пластов, что потребует в дальнейшем проведение анализа влияния неопределённостей данных о пластах на возможные характеристики притока. Информация о характеристике притока является необходимым звеном для выбора способа механизированной добычи. Также необходимо анализировать будущее пластовое давление, которое может привести к снижению добывных возможностей скважин. Одним из наиболее распространённых методов является определение будущего пластового давления по методу Фетковича.

По завершению этапа анализа продуктивности скважин рекомендуется распределить все существующие или запланированные под бурение скважины в группы по двум важным особенностям: по продуктивности и по конструкции. Рекомендуется объединять скважины в группы по их принципиально важным характеристикам конструкций:

1. Вертикальные

2. Наклонные (отход 1 ... Ы)

3. Имеющие горизонтальный участок

Также возможно объединение скважин по размеру обсадных колон, что в значительной степени может повлиять на дальнейший выбор способа эксплуатации. Для каждой группы конструкций скважин далее устанавливаются коэффициенты продуктивности (минимальный, ожидаемый и максимальный). Определение этого диапазона коэффициентов продуктивности может быть выполнено по предпочтительной инженеру методике. В данной диссертационной работе представлены результаты симуляции Монте-Карло для нахождения ожидаемого, минимального и максимального коэффициента продуктивности для каждой группы конструкций скважин.

Помимо сбора и анализа данных о продуктивности необходимо изучить данные о жидкостях и газах для каждого пласта для определения диапазона значений плотностей и начального газового фактора, компонентного состава газа, обводнённости продукции, минерализации, состава воды и других параметров жидкостей и газов. Этот блок информации будет использован па следующем этапе для анализа ожидаемых проблем и для разработки требований обеспечения бесперебойной добычи. Совместно с этим необходим сбор информации о выносе механических примесей, которые могут существенно повлиять на выбор способа эксплуатации месторождения.

Оценка текущей средней обводнённости и её роста в процессе эксплуатации, как правило, является значительной неопределённостью на этапе анализа входных данных. Обводнённость, очевидно, повлияет как на характеристики притока скважин, так и посодействует возникновению проблем эксплуатации, таких как: образование эмульсий и солеотложения, коррозия и других факторов осложняющих добычу. Точно прогнозировать темп обводнённости пе всегда удаётся, поэтому можно выделить три основных этапа эксплуатации скважины:

1. Безводная эксплуатация (скважина фонтанирует)

2. Прекращение фонтанирования скважины; если применимо (значение

обводнённости уникально для каждой отдельно взятой скважины)

3. Поздняя эксплуатация скважины (обводнённость более 80 %)

Эксплуатация месторождения на каждом из этих этапов принципиально отличается, что может отразиться на решении о выборе нескольких способов добычи в различные периоды эксплуатации. Другим рекомендуемым подходом является разделение периодов эксплуатации на 10 этапов по обводнённости от 0% до 90% с шагом 10%. Такой вариант обеспечит рациональное решение по выбору способа механизированного способа эксплуатации для любого временного периода. Несмотря на возможность такого разделения этапов эксплуатации, всё-таки рекомендуется уточнять обводнённость на каждый год

разработки, это позволит значительно сократить риски по определению эксплуатационных затрат, в наибольшей степени в связи с различными проблемам эксплуатации скважин при наличии воды и безводной добычи.

Подводя итоги анализа входных данных, требуется выделить наиболее неопределённые параметры и для каждого из них построить распределение вероятности с целью определения наиболее вероятных значений. Как и для неопределённости по коэффициенту продуктивности, описанной выше, каждый инженер вправе выбирать наиболее удобные для него методики и для определения случайных чисел. В данной диссертационной работе распределение вероятностей по неопределённым данным о жидкостях и газах выполнены с использованием распределения Пуассона.

Следующим этапом предложенной методики является анализ ожидаемых проблем и разработка требований по обеспечению бесперебойной добычи. На данном этапе должны быть проанализированы все типичные проблемы эксплуатации механизированного фонда для выявления риска возникновения и передачи результатов на следующую ступень методики выбора рационального способа добычи нефти. На рис. 3 представлены необходимые дополнительные данные для такого анализа.

Состав сырой нефти

Исследование пробы при пластовой температуре

Разгазирование пластовой пробы в стандартных условиях

Дифференциальное разгазирование

Сепарация

Классификация нефти по ОСТ и ГОСТ

Рисунок 3. Необходимые дополнительные данные на втором этапе методики

Для каждой потенциальной проблемы рекомендуется использовать несколько методик прогнозирования для уточнения результатов расчетов и получения некоторого диапазона условий проблемной эксплуатации.

В качестве вариантов возникновения проблем рекомендуется разделять следующее:

1. Безводная эксплуатация

2. Наличие воды в продукции

Также необходимо различать анализируемый узел системы:

1. Пласт

2. Погружная часть оборудования, НКТ, ЭК

(возможно разделение на отрезки по глубине скважины в случае большой разницы температур и давлений по стволу, например для низкодебитных или сверхглубоких скважин)

3. Устье, сепаратор, сбор продукции

Данный подход позволит разработать стратегию обеспечения бесперебойной добычи и включить её в экономические расчеты по проектам заканчивания, системы нагнетания химических реагентов и прочих. Далее в диссертационной работе представлены методы прогнозирования и пути решения следующих эксплуатационных проблем (в алфавитном порядке):

1. Влияние свободного газа

2. Вынос породы

3. Гидратообразование

4. Коррозия

4.1. СО,

4.2. Н28

5. Неорганические отложения

5.1. Карбонат кальция

5.2. Сульфат бария

5.3. Сульфат стронция

5.4. Сульфат кальция

6. АСПО

7. Эмульсии

По каждой из проблем рекомендуется определить риски возникновения с использованием уровневой системы (например: низкий, средний, высокий), что позволит более эффективно определить влияние на различных этапах эксплуатации месторождения.

В качестве следующего этапа методики рекомендуется использование мультикрнтериальной оценки способов механизированной добычи. Данная техника оценки наиболее точно позволит предварительно отобрать способы механизированной добычи, на основании имеющейся к моменту информации, с использованием ранжированных матриц принятия решения. В процессе диссертационного исследования была разработана усовершенствованные

матрицы для выбора способа добычи, где в отличие от ранее разработанных, наиболее значимые параметры были сгруппированы в 6 основных классов. Внутри основных классов (макроуровень) были сформированы подклассы параметров (микроуровень) с определённой значимостью (оценкой). С использованием оценок каждого способа механизированной добычи и важности каждого параметра на микроуровне, была получена оценочная матрица. Уровень важности каждого параметра изменяется, как функция итоговой эффективности выбранного метода. Итоговой оценкой применимости способа механизированной добычи является среднегеометрическим общего оценочного фактора для каждого основного класса факторов. Важно понимать, что при отсутствии какой-либо информации по скважинам, невозможно определить значения каких-либо факторов и количество множителей уменьшается. Влияние параметров, по которым нет данных, снижается, так как они не участвуют в расчете. В результате такой оценки необходимо исключить те методы, которые набрали наименьшие оценки, и продолжить анализ только для способов подходящих к условиям месторождения. Очевидно, что наиболее детальные данные о месторождении позволят получить оценку более высокой точности. На следующем Рисунке 4 представлены классы и подклассы, рекомендуемые в данной методике:

Заканчивание скважин

Глубина скважин

Геометрия скважин

Количе ство открытых интервалов и расстояние между ними

Экспл.колонна и НКТ

Пакер

История добычи

Жидкость

Вода

Остаточные запасы

История давлений

Пластовое давление

Забойное давление

Зэтрубное давление

Устьевое давление

Уровень жидкости

Текущая характеристика скважин

| Скин фактор | Проницаемость I

Добыча жидкости

Уровень жидкости

Градиент давления

Ожидаемые проблемы

Г" Соль I]

Текущее пластовое давление

Г Забойное I давление I

| Скорость эрозии|

[Температура на] забое

Гидрат Эмульсия

Асфапьтены ["Вязкость нефти

Влияние механических проблем

Стоимость, Эффективность и Логистика

Экспл. затраты

Коррозия 1

Капитальные затраты

Испытания, мониторинг

Эффективность и надежность

Рисунок 4. Структура мультикритериальных матриц принятия решения

Получение нескольких, предварительно отобранных способов механизированной добычи из всех существующих, позволит в дальнейшем сосредоточиться только на применимых способах. Разработанные матрицы могут быть использованы для составления итоговых матриц, что позволит получить сравнительную оценку способов механизированной добычи для условий скважин и месторождений.

В третьей главе предложена методика комплексной технико-экономической оценки предварительно отобранных способов механизированной добычи нефти. С самого начала данного этапа предлагается построить модели скважин и провести анализ влияния неопределённостей на итоговый выбор оборудования для каждого из способов и каждой группы скважин. На Рисунке 5 представлен процесс разработки моделей скважин в условиях неопределённости входных данных:

Фактические данные по распределению давлений го стволу скважины и дебита

Построение индикаторной диаграммы п ритока

Сравнение и подбор корреляции распределения давлений постволу

Проверка г о характеристике притока/подьеыника

Модельскважины

Способ механизированной добычи (от 1 до М)

Тип скважины(от 1 до К)

Депрессия (от 1 до М)

Коэффициент продуктивности

Способ 1 Способ 2 Способ N

Депрессия 1 Депрессия2 Депрессиям

Мин и мальмый Осн овной Максимальны*

Влияние неопределенностей (параметры от 1 дог)

Детальный подбор оборудования

Параметр неопределённости 1 Параметр неопределённости 3

Параметр неопределбнности2 Параметр н ео п ределбнности 2

Рисунок 5. Процесс построения моделей скважин при неопределённости входных данных

По результатам технической оценки и анализа влияния параметров неопределённости можно определить следующее:

• Условия фонтанирования, предельную обводненность для условий естественного фонтанирования

• Оптимальные длины горизонтальных секций скважин (если эффективны)

• Оптимальные устьевые давления и диаметры НКТ для обеспечения требуемого дебита

• Характеристики погружного оборудования (типоразмеры насосов, мощности приводов, требуемые мощности генераторов, станций управления, трансформаторов, типы кабельных линий и т.д.)

• Планируемую добычу по нефти и газу в зависимости от обводнённости на каждый год разработки

Итоговое сравнение способов механизированной добычи в предложенной методике рекомендуется проводить с использованием экономического анализа. На Рисунке 6 представлена структура предлагаемой экономической модели:

Рисунок 6. Структура экономической модели сравнения способов механизированной добычи

Для выбора рационального способа механизированной добычи рекомендуется использовать типичный метод оценки, но учитывающий дополнительные факторы: изменяющаяся цена на продукцию (нефть/газ), дебит, основанный на характеристике оборудования и ожидаемая наработка оборудования, в зависимости от производителя. Для экономической оценки необходимо определить капитальные и эксплуатационные затраты (на подъем продукции, обслуживание и ремонты) с использованием текущих цен. В экономической модели можно предположить, что прибыль получена от продажи

нефти и дополнительная прибыль может быть получена от реализации попутного газа (если применимо). Также необходимо определить цены на нефть в соответствии с экспертным прогнозом. Сердцем экономической оценки с точки зрения эксплуатации, станет модель прогноза удельной потребляемой мощности, которая позволит определить изменения эксплуатационных затрат в зависимости от ожидаемых профилей добычи (нефти, обводнённости, типа скважин).

Из всех типичных экономических индикаторов оценки возвращения капитальных инвестиций рекомендуется выбрать скорость дисконтированного денежного потока (СДДП) и чистую приведённую стоимость (ЧПС). Необходимо понимать, что такая количественная оценка рентабельности должна быть использована в комбинации с другими методами анализа, такими как, анализ риска, для учета непредсказуемых факторов и неопределённостей, существующих, в частности, на первых этапах реализации проектов (неопределённости по пласту/скважинам и оборудованию). Учитывая это, можно провести анализ риска ЧПС по следующим показателям: количество скважин, продуктивность/характеристика скважин, стоимость оборудования и химических реагентов для предупреждения ожидаемых проблем (соли, гидраты, эмульсии, коррозия и другие), определённая наработка оборудования и др.

В четвёртой главе представлено решение по предложенной методике выбора рационального способа механизированной добычи, на примере вводимого в разработку месторождения Восточной Сибири. Выбор был выполнен на основе полученных данных о месторождении и плана буровых работ до 2017 года (440 скважин четырёх типов конструкций). Посредством предложенной методики, были выявлены основные неопределённости входных данных и для них были определены распределения вероятности значений. Также был выполнен корреляционный анализ независимых факторов. Стоит отметить, что в проекте разработки месторождения, эксплуатация скважин предполагалась методом непрерывного газлифта, поэтому анализу газлифта в данном исследовании было отведено особое значение.

На основе полученных данных о жидкостях, газах и предполагаемых условиях в пласте, подъемнике и на устье, были спрогнозированы ожидаемые проблемы эксплуатации и разработаны стратегии по бесперебойной добыче нефти.

\ Модели прогноза | • Отложение солей ! • Гидраты ; • Коррозия

Обзор месторождения и

экспериментальные данные

• Дебит

• Профили температур/давлений

• Анализы нефти

• Анализы газа

• Анализы воды ■

На забое и в НКТ

• Химическое воздействие

• Подогрев

• Механическое (скребок)

На поверхности

• Закачка хим.реагентов

• Механическое воздействие

• Изоляция

• Подогрев

Рисунок 7. Выявленные потенциальные проблемы эксплуатации и пути

решения

Для каждой из ожидаемых проблем были определены риски с использованием Зх-4х уровневой системы и определена стоимость обеспечения бесперебойной добычи (Рисунок 8).

Стоимость обеспечения добычи

$45 000.000 0 $40000.000 0

$5$,ооо.озо о $10.000.000 0 $15.000.0000 $:о.ооо.оооо

$15.000.000 0 $10.000.000 0 $$000,0000 $00

—нег>моывчо<!»кполк?оедмив р«»гс«то*

201: 201$ Год

—Поои*о«»и«>« исооп»*эб*и«»« реагентов

Рисунок 8. Стоимость обеспечения добычи С использованием разработанной мультикритериальной матрицы принятия решения была оценена эффективность каждого из способов механизированной добычи, и по итоговым оценкам были приняты 3 способа к дальнейшему рассмотрению (УЭЦН, Непрерывный газлифт (НГЛ), УВН с погружным двигателем (УВНПД)). Для предварительно отобранных способов была проведена техническая оценка и анализ влияния параметров неопределённости с целью уточнения детального подбора оборудования. Также были определены

удельные потребляемые мощности (Рисунок 9), дебиты на поверхности в условиях обводнённости продукции (Рисунок 10) и прогнозируемая добыча на каждый год разработки (Рисунок 11).

УПМ различных способов «еханизированнойдобычи для скважин Д-х типов и обводнённости от 0 до 90%

Рисунок 9. Удельная потребляемая мощность способов механизированной добычи при обводнении продукции

Дебиты различных способов добычи при обводнённости от 0 до 90%

900

О 10 20 30 40 50 60 70 60 90 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0 10 20 10 40 50 60 70 80 90 О 10 20 10 40 50 60 70 80 90 ТО Т1 Т2 ТЗ

Рисунок 10. Дебиты на поверхности при обводнении продукции

Рисунок 11. Суточная добыча для различных способов эксплуатации на каждый год разработки Затем были определены капитальные (Рисунок 12), эксплуатационные затраты (Рисунок 13), денежный поток (Рисунок 14) и чистая приведённая стоимость (Рисунок 15) для каждого из способов механизированной добычи.

Итого кап.затр.($иБ)

/УУУУ V

^ У

# у / /

Рисунок 12. Капитальные затраты

Рисунок 14. Денежный поток для каждого способа механизированной

добычи

Анализ денежного потока для различных СМД

I

ЧПСдля различных СМД

----------?ВИ1»<»(18

Su.ooo.ooc.ooo о ¿ШЁШ Ш

b-u,«uo,o«t,ouo.u H

<{,000.0)0 ООО о H

SÎ.OOO OJO.OOO о

0-,«00,0)0,000 о

ШШ

SOC 1

УН1Н нгд -ен<пог|1\ж

П|№»Л1НЧ

Рисунок 15. Чистая приведённая стоимость для каждого способа механизированной добычи

По результатам анализа выяснилось, что наиболее подходящими вариантами для данного месторождения являются УЭЦН и УЭВНПД. Непрерывный газлифт (НГЛ) имеет гораздо более высокую удельную потребляемую мощность, в частности при высокой обводнённости. Основываясь на общем анализе эксплуатационных и капитальных затрат, УЭЦН И УЭВН более привлекательны по сравнению с НГЛ. Анализ денежного потока и чистой приведённой стоимости (ЧПС) показывает, что НГЛ менее привлекательный, чем УЭЦН и УЭВНПД в

условиях данного месторождения. Когда обводнённость достигает около 40-50 %, УЭВНПД становится наиболее интересным, в частности из-за хороших возможностей работы со стабильными вязкими эмульсиями. Все методы очень чувствительны к ожидаемым проблемам при добыче (гидраты, соли, органические отложения и коррозия) и эксплуатационные затраты достаточно высоки в случае принятия варианта с постоянной закачкой химических реагентов. Было рекомендовано начать работы с У ЭЦП и после этого, если обводнённость будет расти, то УЭВНПД позволит получить больше гибкости в управлении добычей на месторождении без дополнительных затрат. Также было рекомендовано использовать УЭВНПД на первой стадии внедрения механизированной добычи для пилотных скважин, чтобы собрать данные и получить эксплуатационный опыт необходимый для наиболее эффективного применения этого способа в будущем.

В заключении диссертационной работы представлены основные результаты и выводы исследований:

1. Разработана комплексная методика выбора рационального способа добычи нефти, которая предусматривает оценку возможности возникновения технологических осложнений, связанных с неточностью входных данных и технико-экономическими условиями эксплуатации нефтяного объекта.

2. Оценка качества входных данных является неотъемлемой составляющей при выборе способа механизированной добычи нефти. Выявление неопределённостей на ранней стадии позволит снизить риски принятия решений. Распределение вероятности значений входных данных позволяет провести анализ влияния параметров на выбор способа эксплуатации.

3. Для предварительного выбора способа механизированной добычи наиболее эффективно использовать ранжированную матрицу решений.

4. Сформулированы принципы анализа ожидаемых проблем эксплуатации механизированных систем и сгруппированы пути для их решения.

5. Выполнено решение поставленной задачи выбора способа механизированной добычи нефти на месторождении, вводимом в разработку и характеризующимся высокой неопределённостью входных данных.

6. Получены оценочные матрицы для каждого способа механизированной добычи и предварительно отобраны 3 из них (УЭЦН, УЭВН с погружным приводом и непрерывный газлифт), как наиболее подходящие для геолого-физических условий исследуемого месторождения.

7. Выявлено, что выбор непрерывного газлифта, как основного способа добычи повлечет за собой гораздо более высокую удельную потребляемую мощность, капитальные и эксплуатационные затраты, также он менее привлекателен по

результатам анализа денежного потока и чистой приведенной стоимости в сравнении с двумя другими способами.

8. Было определено, что на момент достижения обводнённости около 40-50% УЭВН с погружным приводом наиболее эффективен, в частности из-за хороших возможностей работы со стабильными вязкими эмульсиями.

9. Предложено начать работы с УЭЦН и после этого, если обводнённость будет расти, то УЭВНПД позволит получить больше гибкости в управлении добычей на месторождении без дополнительных затрат. Также было рекомендовано использовать УЭВНПД на первой стадии внедрения механизированной добычи для пилотных скважин, чтобы собрать данные и получить эксплуатационный опыт необходимый для наиболее эффективного применения этого способа в будущем.

Список основных работ, опубликованных по теме диссертации

1. A.M. Шакиров. Выбор рационального способа механизированной добычи при высокой неопределённости входных данных. / д.т.н. М. Солеша, д.т.н. И.Т. Мищенко // НТЖ «Нефтепромысловое дело» - Москва: ВНИИОЭНГ, №9/2011.

2. A.M. Шакиров. Модель естественной сепарации свободного газа у приёма погружного оборудования. // НТЖ «Нефть, Газ и Бизнес» Москва: «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина, №6/2011.

3. A.M. Шакиров. Сравнение способов механизированной добычи нефти по удельной потребляемой мощности. / д.т.н. М. Солеша// НТЖ «Нефть, Газ и Бизнес» - Москва: «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина, №9/2011.

4. A.M. Шакиров. С «лёгкой» нефтью. // Деловой Еженедельник «Капитал» -Казахстан, №22/2011.

5. Shakirov A. Successful Coil Tubing Deployed ESP Installation in Tembungo. / Seals В., Alaini A., Haygana A. - Malaysia: Petronas Coil Tubing Technology Workshop, 2010.

6. Shakirov A. ESPs for Heavy Oils. / Solan A. - Saudi Arabia: Aramco-Halliburton Heavy Oil Workshop, 2011.

7. Shakirov A. An Accurate Model to predict Natural Separation Efficiency based on common field data. - Bahrain: Middle East Artificial Lift Forum, 2010.

Соискатель: Шакиров A.M.

Тел.: 8-916-0852180

E-mail: shakirov@mail.com

Подписано в печать:

29.08.2012

Заказ № 7537 Тираж - 100 экз. Печать трафаретная. Типография «11-й ФОРМАТ» ИНН 7726330900 115230, Москва, Варшавское ш., 36 (499) 788-78-56 www.autoreferat.ru

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Шакиров, Антон Михайлович

Введение

Глава 1. Анализ проблемы выбора способа механизированной добычи нефти.

1.1. Методические и практические трудности при выборе способа эксплуатации.

1.2. Анализ существующих работ.

1.3. Основные проблемы выбора способа механизированной добычи.

1.4. Разработка комплексной методики.

Глава 2. Предварительный выбор способа механизированной добычи.

2.1. Сбор, оценка качества входных данных и анализ неопределённостей.

2.2. Методы прогнозирования эксплуатационных проблем и требования для обеспечения бесперебойной добычи.

2.3. Предварительный выбор способа механизированной добычи с помощью мультикритериальной ранжированной матрицы.

Глава 3. Комплексная технико-экономическая оценка предварительно отобранных способов механизированной добычи.

3.1. Построение моделей скважин и анализ влияния неопределённостей входных данных.

3.2. Экономическая модель сравнения.

3.2.1. Структура.

3.2.2. Капитальные затраты.

3.2.3. Эксплуатационные затраты.

3.3. Выводы.

Глава 4. Применение методики на примере нефтяного месторождения

Восточной Сибири.

4.1. Анализ входных данных.

4.2. Анализ возможности возникновения эксплуатационных проблем.

4.3. Предварительный выбор способа добычи.

4.4. Технико-экономическая оценка способов добычи.

4.4.1. Техническая оценка.

4.4.2. Удельная потребляемая мощность.

4.4.3. Наработки.

4.4.4. Экономическая оценка.

4.5. Итоговый выбор и рекомендации.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Комплексный подход к выбору рационального способа механизированной добычи на нефтяном месторождении при неопределённости входных данных"

Большинство нефтяных скважин, пробуренных на первых этапах разработки месторождения, имеют достаточный потенциал для естественного фонтанирования, однако, в процессе эксплуатации происходят изменения, связанные с пластом, призабойной зоной, характеристиками рабочих жидкостей, или подъемником, которые снижают дебит естественного фонтанирования. Для сохранения начальных темпов добычи, оптимизации и обеспечения требуемой депрессии на сегодняшний день более половины от числа всех нефтяных скважин мира эксплуатируются механизированными системами добычи. Наиболее распространёнными системами являются газлифт, установки штанговых глубинных насосов и установки погружных электронасосов. В России широко представлены только два последних, в то время как доля остальных способов механизированной добычи составляет около семи процентов.

С вводом . новых месторождений или при анализе эксплуатации существующих, целесообразно применять структурированную методику для оценки и выбора рационального способа добычи из всех известных. Это позволяет расширить число сравниваемых методов от нескольких, широко применяемых в России, до десяти — пятнадцати, распространённых в мире.

Входные данные для выбора способа эксплуатации зачастую доступны с высокой степенью неопределённости в связи с различными проблемами отрасли: ограниченным числом разведочных скважин или их испытаний, недостаточным опытом работы в условиях нового месторождения, удалённостью нефтяного объекта, наличием данных десяти - пятнадцатилетней давности по причине консервации месторождений трудноизвлекаемых запасов в прошлом, ограниченности лабораторных испытаний жидкостей и породы, и многих других.

В данной работе предложена методика интегрированного технико-экономического анализа для выбора рационального способа механизированной добычи нефти, важными элементами которой являются оценка возможности возникновения технологических осложнений, связанных с неопределённостью входных данных и технико-экономических условий эксплуатации нефтяного объекта.

Цель работы.

Разработка комплексной методики выбора рационального способа механизированной добычи нефти на основе входных данных, имеющих повышенную степень неопределённости.

Основные задачи исследований:

1. Изучение существующих методик выбора способов механизированной добычи нефти.

2. Изучение проблем эксплуатации механизированных систем добычи нефти и технологий, применяемых для их решения.

3. Разработка мультикритериальной ранжированной матрицы для предварительного выбора способа эксплуатации.

4. Анализ ключевых неопределённостей данных эксплуатации скважин, влияющих на выбор механизированных систем добычи.

5. Создание методики сравнения способов механизированной добычи по удельной потребляемой мощности на объем добытой нефти.

Методы решения поставленных задач.

Задачи решены с использованием программного обеспечения для моделирования и узлового анализа механизированных систем добычи, подъемника и призабойной зоны скважин (SubPUMP, Perform, Автотехнолог, WellFlo). Также использовались пакеты программного обеспечения для анализа жидкостей и газов (PVTLib, NORSOK М-506, онлайн ресурсы портала

Технического Университета штата Нью-Мексико США). Ранжированные матрицы, экономическая модель сравнения способов механизированной добычи и удельной потребляемой мощности были разработаны с помощью Microsoft Office Excel. Оценка рисков проводилась с помощью специализированного программного обеспечения RISK@Analysis. Разработка необходимых корреляций выполнялась с помощью программы Curve Expert. Оценка наработок осуществлялась при помощи программы OilStat. Трёхмерные модели скважин разработаны в программе Adept Field Service. Лицензии на коммерческое программное обеспечение были предоставлены ООО «ПК «Борец», Alkhorayef Petroleum Company и CMSProdex Company. Использовались фактические данные, полученные автором при анализе разработки нефтегазовых месторождений с различными геолого-физическими условиями.

Научная новизна.

1. Предложена комплексная методика выбора рационального способа добычи нефти, которая предусматривает оценку возможности возникновения технологических осложнений, связанных с неопределённостью входных данных и технико-экономических условий эксплуатации нефтяного объекта.

2. Для предварительного выбора способа механизированной добычи разработана усовершенствованная ранжированная матрица решений, учитывающая 6 основных классов: заканчивание скважин, история добычи, история давлений, текущая характеристика скважин, ожидаемые проблемы и стоимость-эффективность-логистика.

3. Сформулированы принципы анализа ожидаемых проблем эксплуатации и сгруппированы пути для их решения.

Защищаемые положения.

1. Комплексная методика выбора рационального способа механизированной добычи нефти, которая предусматривает оценку возможности возникновения технологических осложнений, связанных с неопределённостью входных данных и технико-экономических условий эксплуатации нефтяного объекта.

2. Усовершенствованная ранжированная матрица решений, учитывающая 6 основных классов: заканчивание скважин, история добычи, история давлений, текущая характеристика скважин, ожидаемые проблемы и стоимость-эффективность-логистика.

3. Принципы анализа неопределённостей входных данных и выявления потенциальных проблем эксплуатации скважин при выборе способа механизированной добычи.

Практическая значимость.

Предложенная комплексная методика может применяться для выбора рационального способа эксплуатации нефтяных месторождений с различными геолого-физическими условиями пластов, на разных стадиях их разработки. Основные результаты диссертационной работы были использованы на проекте ООО «ПК «Борец» по выбору способа механизированной добычи на вводимом в разработку месторождении Восточной Сибири, что позволило:

Оценить неопределённости входных данных и их влияние на выбор способов механизированной добычи

Разработать ряд технологических решений для предупреждения и борьбы с ожидаемыми проблемами добычи нефти в заданных условиях

Спрогнозировать затраты на различные периоды эксплуатации месторождения

Обосновано выбрать стратегию ввода механизированного фонда на месторождении

Апробация работы.

Основные результаты исследований докладывались на международных конференциях и семинарах, в том числе на: НТС ООО «ПК «Борец» «Основные проблемы выбора способа эксплуатации на новых месторождениях и пути решения», г. Москва, 2007 год; II Ближневосточном форуме по механизированной добыче нефти, Королевство Бахрейн, г. Манама в 2011 году; НТС ПАО «Укрнафта» «Анализ фонда механизированной добычи», Украина, г. Киев, 2011 год; 9-й Международной конференции «Механизированная Добыча», РФ, г. Москва, 2012 год.

Публикации.

По теме диссертации опубликованы 7 работ, в том числе 3 работы в изданиях, входящих в перечень рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объём работы.

Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав и заключения. Общий объём работы составляет 151 страницу, в том числе 88 рисунков, 43 таблицы и списка литературы из 77 наименований.

Заключение Диссертация по теме "Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений", Шакиров, Антон Михайлович

3.3. Выводы.

Для выбора рационального способа механизированной добычи рекомендуется использовать типичный метод экономической оценки, но учитывающий дополнительные факторы: изменяющаяся цена на продукцию (нефть/газ), дебит, основанный на характеристике оборудования и ожидаемая наработка оборудования, в зависимости от производителя.

Для экономической оценки необходимо определить капитальные и эксплуатационные затраты (на подъем продукции, обслуживание и ремонты) с использованием текущих цен. В экономической модели можно предположить, что прибыль получена от продажи нефти и дополнительная прибыль может быть получена от реализации попутного газа (если применимо). Также необходимо определить цены на нефть в соответствии с экспертным прогнозом.

Сердцем экономической оценки с точки зрения эксплуатации, станет модель прогноза удельной потребляемой мощности, которая позволит определить изменения эксплуатационных затрат в зависимости от ожидаемых профилей добычи (нефти, обводнённости, типа скважин). Из всех типичных экономических индикаторов оценки возвращения капитальных инвестиций рекомендуется выбрать скорость дисконтированного денежного потока (СДДП) и чистую приведённую стоимость (ЧПС).

Необходимо понимать, что такая количественная оценка рентабельности должна быть использована в комбинации с другими методами анализа, такими как, анализ риска, для учета непредсказуемых факторов и неопределённостей, существующих, в частности, на первых этапах реализации проектов (неопределённости по пласту, скважинам и оборудованию). Учитывая это, можно провести анализ риска ЧПС по следующим показателям: количество скважин, продуктивность/характеристика скважин, стоимость оборудования и химических реагентов для предупреждения ожидаемых проблем (соли, гидраты, эмульсии, коррозия и другие), определённая наработка оборудования и др.

Экономическая оценка предварительно отобранных способов механизированной добычи и необходимые инвестиции являются решающими в выборе стратегии ввода механизированной эксплуатации в современных реалиях отрасли. Поэтому оценка точных и актуальных затрат, связанных с будущим механизированным фондом является основным фактором при экономическом сравнении.

Глава 4. Применение методики на примере нефтяного месторождения

Восточной Сибири.

4.1. Анализ входных данных.

На момент начала проекта по выбору способа механизированной добычи на месторождении имелись законсервированные скважины, пробуренные в 80-х годах, и были доступны следующие данные о месторождении, пластах, жидкостях и газах:

Обзор геологии и пластов

Исследования вязкости пластовой нефти и ингибиторов парафинизации

Свойства нефти и газа

Промышленный проект разработки месторождения

Испытания пробуренных вертикальных скважин

Проекты бурения 3-х новых типов скважин различной конструкции

Стоит отметить, что в проекте разработки месторождения, эксплуатация скважин предполагалась методом непрерывного газлифта, поэтому анализу газлифта в данном исследовании было отведено особое значение.

За исключением одной наклонной скважины, все имеющиеся данные относились только к вертикальным скважинам, но в целом по проекту бурения были запланированы 3 типа наклонных скважин, то есть на месторождении предполагалась эксплуатация всех 4 типов скважин:

1. Вертикальные скважины (существующие, верх перфорации/открытый забой — 1620 м)

2. Наклонные скважины с отходом 600 м (одна существующая, верх перфорации/открытый забой - 1800 м)

3. Наклонные скважины с отходом 1200 м (план, верх перфорации/открытый забой - 2160 м)

4. Наклонные/горизонтальные скважины с отходом 2200 м (план, верх перфорации/открытый забой — 3090 м)

Для дальнейшего анализа были приняты обозначения типов скважин соответственно Т-0, Т-1, Т-2 и Т-3.

Колонны существующих вертикальных скважин имеют схожую конструкцию, подобную скважине № В:

1. Направление 426 мм, глубина спуска 20 м, ВПЦ до устья.

2. Техническая колонна 219 мм, глубина спуска 560 м, ВПЦ 196 м.

3. Эксплуатационная колонна 140 мм, глубина спуска 1646.3 м, ВПЦ до устья. Толщина стенок э/колонны: «Д» 8.5мм (1646-1636м); 9.2мм (1636-10м) 8,5мм (10-0м).

4. Открытый ствол d - 190мм: в интервале 1646,3м -1674м.

Подземное оборудование: НКТ 073 мм низ оборудован воронкой.

Глубина установки: башмак -1646.3м. ЦКОД -1635.5м (разбурен).

Текущий забой - 1674.2 м

По плану бурения предполагалось, что все новые скважины будут иметь колонны API диаметром 9 5/8" (378,9 мм) и хвостовики 6 5/8" (260 мм), либо 7" (275,6 мм). В плане бурения был представлен календарный график на 440 работ в течение 2007 - 2017 года по 3 новым типам скважин Т-1, Т-2 и Т-3.

Трёхмерные модели скважин представлены на рис. 16 - 18.

Рисунок 16. Трёхмерная модель скважины Т-1.

Рисунок 17. Трёхмерная модель скважины Т-2.

Рисунок 18. Трёхмерная модель скважины Т-3.

Анализ существующих вертикальных скважин (Т-0).

Около 100 вертикальных скважин были пробурены в начале разработки месторождения, также имелось более 30 результатов испытаний скважин со значениями продуктивности, пластового давления, скин фактора и проницаемости (представлены ниже в таблице 12).