Исследование и разработка способов добычи газа на поздних стадиях эксплуатации месторождений

Актуальность проблемы^.

В Западнош Сибири, добывается 70% российской нефти и 91% российского газа. Премьер-министром РФ В. В. Путиным поставлена, задача в ближайшее десятилетие увеличить годовую добычу газа в 1,5 раза и довести ее до 1 трлн. кубометров. Важнаяроль в. решении этой проблемы" отводится^ сеноманскому газу, ресурсы которого достаточно велики. В настоящее время добыча газа из сеноманских залежей составляет около 80% в балансе общероссийской добычи. Районы газодобычи достаточно развиты в социальном и экономическом отношении, и, следовательно, имеют приоритет освоения [54. 55. 56].

Для поддержания должных уровней добычи газа из месторождений, находящихся на поздней стадии разработки, а также принятия эффективных мер по использованию остающегося в них низконапорного газа, необходимы новые научно-технические и технологические решения. В таких условиях требуется комплексный подход к управлению разработкой месторождений на базе внедрения инновационных решений, проведения своевременной модернизации и технического перевооружения промыслов, оптимизации, режимов работы промыслового оборудования. Успешным примером реализации комплексного подхода к проблемам разработки является Медвежье месторождение. ООО «Газпром добыча Надым» осуществляет здесь добычу газа начиная с 1972 г. До последнего времени эксплуатация залежи осуществлялась согласно «Проекта доразработки сеноманской газовой залежи Медвежьего газоконденсатного месторождения на заключительной стадии эксплуатации», выполненного ООО «ТюменНИИгипрогаз» в 2005 г. В конце 2010 г. при непосредственном участии автора выполнен новый проектный документ, в котором основной упор сделан на модернизацию промыслового оборудования с учетом существующих реалий разработки месторождения и эксплуатации промыслов.

Основными проблемами на месторождениях, находящихся на завершающем этапе разработки, являются: снижение добывных возможностей пласта и продуктивностей скважинобводнение залежей и интенсивные водои пескопроявления при работе скважинфизический и моральный износ промыслового оборудования, требующий постоянного обновления и соответственно значительных объемов капитальных вложений в реконструкцию и техническое перевооружение объектов.

Актуальность проблемы добычи газа в условиях истощенных залежей заключается в необходимости создания новых технических средств и выработки технологических решений, направленных на достижение максимальной текущей и конечной газоотдачи при сохранении уровня рентабельного производства.

В приведенном ниже исследовании обобщен сорокалетний опыт разработки сеноманской газовой залежи Медвежьего месторождения, предложены новые научные и технические решения, направленные на интенсификацию добычи газа, повышение эффективности и качества подготовки углеводородного сырья.

Цель работы.

Повышение газоотдачи продуктивных пластов при эксплуатации истощенных газовых месторождений, за счет совершенствования технико-технологических решений по добыче газа.

Основные задачи исследований.

1. Анализ проблем повышения газоотдачи пластов на уникальных по запасам месторождениях с учетом геолого-промысловых особенностей, степени выработки запасов, гидродинамического состояния залежей и режимов работы промыслового оборудования.

2. Разработка методов увеличения текущей и конечной газоотдачи залежей с учетом особенностей освоения и эксплуатации высокопродуктивных залежей на примере Медвежьего месторождения.

3. Теоретические исследования и экспериментальное подтверждение методов расчета аппаратовs воздушного' охлаждения (ABO), как одного из важнейших элементов эффективной системы добычи газа.

4. Апробация способов, видов и объектов модернизациигазовых промыслов в условиях истощения запасов и падающей добычи.

Научная новизна.

1. Научно обоснованы условия, обеспечивающие эффективную добычу газа в условиях разработки истощенных сеноманских залежей севера Западной Сибири, заключающиеся вэффективном контроле за изменением основных параметров разработки, оптимизации режимов работы скважин и другого промыслового оборудования, своевременной модернизации элементов системы добычи газа.

2. Теоретически обоснованы. новые принципы рациональной доразработки крупных газовых залежей, заключающиеся в минимизации потерь пластовой энергии за счет нерациональных перетоков газа, предотвращении преждевременного обводнения продуктивных пластов, оптимизации работы системы «пласт — скважина — газосборные сетиподготовка и компремирование газа».

3. Разработаны новые методы расчета эффективности работы аппаратов воздушного охлаждения и предложены алгоритмы управления режимами работы ABO, позволяющие обеспечить эффективное компремирование газа при минимальных энергетических затратах.

Практическая ценность и реализация работы.

Автором предложены и внедрены новые научно-технические решения по реконструкции систем сбора газа с целью перераспределения отборов по площади и повышения коэффициента газоотдачи путем оптимизации работы обводняющихся скважин.

Проведенные исследования позволили решить следующие технологические и технико-экономические задачи:

• сократить на 1−2% потери пластовой энергии при разработке крупных газовых месторождений за счет перераспределения уровней добычи между эксплуатационными участками;

• обеспечить минимальное выбытие скважин из эксплуатациипо причинам их низкой продуктивности и обводнения;

• осуществить ряд мероприятий по реконструкции промыслового-оборудования, обеспечивающих выполнение плановых заданий по добыче* газа (объединение систем подготовки газа, перераспределение потоков в системе сбора, автоматизация работы скважин и др.)',.

• усовершенствовать, схему функционирования аппаратов воздушного охлаждения в жестких условиях компремирования, что позволило уменьшить затраты энергии на 14−15%;

• сократить на 5−10% потери давления в системе внутрипромыслового транспорта газа.

Основные результаты работы вошли в технологические регламенты по эксплуатации скважин, УКПГ, газосборных коллекторов и шлейфов, а также в проектные документы по разработке Медвежьего, Юбилейного и Ямсовейского. месторождений и в технический проект реконструкции газовых промыслов Медвежьего месторождения.

Область исследований включает совершенствование методов прогнозирования и регулирования разработки газовых месторождений и эксплуатации промысловых объектов в единой системе «пласт-скважина-газосборные сети-подготовка и транспорт газа».

Указанная область исследования соответствует паспорту специальности 25.00.17 — Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений, а именно по пункту 2: «Геолого-физические и физико-химические процессы, протекающие в пластовых резервуарах и окружающей геологической среде при извлечении из недр нефти и газа известными и создаваемыми вновь технологиями и техническими средствами для создания научных основ эффективных систем разработки месторождений углеводородов и функционирования подземных хранилищ газа» и по пункту 4: «Технологии и технические средства добычи и подготовки скважинной продукции, диагностика оборудования и промысловых сооружений, обеспечивающих добычу, сбор и промысловую подготовку нефти и газа к транспорту, на базе разработки научных основ ресурсосбережения и комплексного использования пластовой энергии и компонентов осваиваемых минеральных ресурсов».

За помощь и поддержку при подготовке диссертации автор признателен А. Г. Ананенкову, O.E. Аксютину, В. В. Черепанову, H.A. Гафарову, С. Н. Меньшикову, О. М. Ермилову, А. Н. Лапердину.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ.

Приведенное исследование посвящено научному обоснованию и* практическому использованию* современных технологий эксплуатации газовых промыслов, позволяющих существенно повысить эффективность процесса разработки истощенных газовых месторождений: В~ качестве' объекта* исследований выбрана сеноманская газовая залежь Медвежьего месторождения, а предметом исследования является взаимосвязь разработки с режимами работы наземных промысловых систем (система внутрипромыслового сбора газа, установки комплексной подготовки газа, система компремирования).

На сегодняшней стадии выработки запасов газа на Медвежьем месторождении факторами, ограничивающими газоотдачу, наряду с геолого-промысловыми (снижение запаса пластовой энергии, уменьшение продуктивности, снижение степени дренирования залежи, обводнение скважин), являются и технологические (ограниченная пропускная способность, шлейфов, требования к качеству подготовки газа, обеспечение безопасного проведения работ и др.).

В результате обобщения данных по истории разработки месторождения, технике и технологии добычи газа автором сделаны следующие выводы:

1. Установлено, что основными проблемами добычи газа из залежей, находящихся на заключительном этапе разработки, являются: снижение добывных возможностейобводнение и интенсивные водои пескопроявления в добывающих скважинахфизический и моральный износ промыслового оборудования, требующий постоянного обновления, реконструкции и технического перевооружения. Сезонные изменения в объемах добычи газа также отрицательно сказываются на работе скважин и промыслового оборудования, работающих в нестабильном режиме.

2. По результатам анализа различных подходов к проблеме оценки запасов газа предложен метод определения конечного коэффициента газоотдачи, основанный на учете как геолого-промысловых параметров, так и состояния обустройства промыслов, позволяющий выработать рекомендации по реконструкции объектов добычи газа. Обоснован принцип оперативного регулирования' разработки газовых и газоконденсатных месторождений, заключающийся в минимизации потерь давления в системе «пласт — скважинагазосборные сети — ДКС — УКПГ», позволяющий повысить конечную газоотдачу на 1−2%.

3. Выполнен теоретический анализ влияния основных параметров, регулирующих органов на характеристики рециркуляционного регулирования. Доказано, что трехжалюзийное синхронное однопараметрическое регулирование в практическом большинстве случаев является безальтернативным.

4. Предложены способы актуализации промыслового оборудования к существующим решениям разработки истощенных газовых месторожденийчто позволило обеспечить выполнение проектных решений и увеличить газоотдачу пласта (технические решения по замене газосборных коллекторов на меньший диаметрмодернизация абсорберов осушки газа с использованием структурированной насадкиприменение систем телеметрии и телемеханики для основного фонда добывающих скважинобъединение нескольких шлейфов в один коллекторсокращение количества УКПГ путем их переоборудования в сборные пункты).