Бакалавр
Дипломные и курсовые на заказ

Технология регулирования систем поддержания пластового давления нефтяных промыслов

ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Объектом исследования являются гидравлические системы поддержания пластового давления, сбора нефти и газа и пористые коллектора, предметом — технологии регулирования структурно-сложных систем в условиях нестационарных процессов, сопровождающихся гидроволновыми явлениями. Наиболее эффективным методом контроля и регулирования технических гидросистем сетевой структуры, связанных с продуктивными… Читать ещё >

Содержание

  • 1. ОБЗОР МЕТОДОВ И СПОСОБОВ КОНТРОЛЯ И РЕГУЛИРОВАНИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ СИСТЕМ В УСЛОВИЯХ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПРОЦЕССОВ НЕФТЕДОБЫЧИ
    • 1. 1. Проблемы комплексного контроля и регулирования гидравлических систем
  • Проблемы регулирования сложных гидросистем
  • Гидросистемы сбора нефти и газа, а также ППД можно разделить на две основных части

1. Техногенная (техническая) гидросистема, включающая наземную сеть трубопроводов, скважин, кустовых насосных станция (КНС), дожимных насосных станций (ДНС), системы подготовки воды и трубопроводную арматуру-.

2. Гидросистема продуктивных пластов, включающая все продуктивные пласты месторождения.

1.2. Известные способы контроля и регулирования гидравлических режимов систем.

1.2. Г. Методы прямого контроля и регулирования режимов работы элементов техногенных гидросистем.

1.2.2. Методы косвенного контроля и регулирования режимов работы элементов техногенных гидросистем на основе моделей.

ВЫВОДЫ’ПО РАЗДЕЛУ 1.

2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ РАСПРЕДЕЛЕННОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ РАБОТЫ НАГНЕТАТЕЛЬНЫХ СКВАЖИН.

2.1. Источники снижения эффективности регулирования систем поддержания пластового давления.

2.2 Модель неустановившегося течения сжимаемых сред в гидросистемах сетевой структуры.

2.3. Исследование динамического состояния сложных гидравлических систем с разветвленной структурой.

2.4. Оценка динамического состояния гидросистем.

2.5. Выбор оптимальной технологии регулирования нагнетания условиях непрерывного и периодического режимов.

ВЫВОДЫ ПО РАЗДЕЛУ 2.

3 СТЕНДОВЫЕ ИСПЫТАНИЯ ГИДРОСИСТЕМЫ В УСЛОВИЯХ НЕСТАЦИОНАРНОГО РЕЖИМА.

3.1. Конструкция стенда.

3.2. Испытания установки на нестационарных и стационарных режимах

3.3. Оценка точности разработанной модели.

ВЫВОДЫ ПО РАЗДЕЛУ 3.

4 АСПЕКТЫ ВНЕДРЕНИЯ ТЕХНОЛОГИИ РАСПРЕДЕЛЕИНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ГИДРОСИСТЕМ.

4.1. Оптимальная технология регулирования нагнетания в условиях непрерывного и периодического режима.

4.3. Модельные испытания гидравлического регулятора.

4.4. Стендовые испытания и анализ динамического состояния элементов регулятора.

ВЫВОДЫ ПО РАЗДЕЛУ 4.

Технология регулирования систем поддержания пластового давления нефтяных промыслов (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Актуальность проблемы.

Для обеспечения эффективной добычи нефти применяются гидравлические системы сбора нефти и поддержания пластового давления (ППД), которые имеют сетевую структуру протяженностью в среднем более 300 км и несколько тысяч элементов (трубопроводы, скважины, запорная арматура, насосные агрегаты и т. д.). Процесс их регулирования сводится к изменению характеристик некоторых элементов, например, насосов. Однако, известно, что структурно сложным системам свойственно реагировать изменением режимов во всех элементах при изменении свойств хотя бы в одном из них. Также применяется технология периодической эксплуатации, которая, однако, не обеспечивает энергосбережение. Ведется оперативное распределенное регулирование путем смены штуцеров, положения дросселей, корректировки частоты тока для погружных электроцентробежных насосов и т. п. Так как регулирование такого рода не может обеспечить выход на требуемый режим одновременно по всей системы ППД, то это приводит к порывам трубопроводов вследствие гидравлических ударов и неуправляемому гидравлическому разрыву пласта. В результате происходит снижение коэффициента извлечения нефти на 2−3% и более.

В этой связи необходима новая технология регулирования, позволяющая оперативно воздействовать на комплексный гидравлический режим, т. е. потокраспределение во всех значимых участках системы. Для достижения такого результата необходима разработка и внедрение распределенного регулирования режимов скважин в непрерывном режиме.

Цель работы.

Повышение эффективности нефтедобычи разработанной рациональной технологией регулирования и эксплуатации систем поддержания пластового давления.

Основные задачи исследований.

1. Анализ известных способов регулирования гидросистем сетевой структуры и методов их контроля.

2. Разработка математической модели нестационарного течения' сжимаемых сред в гидросистемах сетевой структуры и оценка факторов, влияющих на время выхода систем на стационарный режим.

3. Выявление характеристик волновых гидродинамических процессов в переходных режимах и оценка достоверности разработанной модели.

4. Апробация технологии распределенного регулирования гидросистем сетевой структуры при разработке месторождений углеводородного сырья.

Объект и предмет исследования.

Объектом исследования являются гидравлические системы поддержания пластового давления, сбора нефти и газа и пористые коллектора, предметом — технологии регулирования структурно-сложных систем в условиях нестационарных процессов, сопровождающихся гидроволновыми явлениями.

Научная новизна выполненной работы.

1. Установлены границы применимости закона Дарси в уравнении пьезопроводности при описании движения с ускорением флюидов в пористой среде.

2. Разработана математическая модель нестационарного течения сжимаемых сред, позволяющая прогнозировать время выхода на установившийся режим гидросистем нефтяных промыслов и гидравлических ударов.

3. Доказано, что распределенное регулирование гидросистем в условиях непрерывной эксплуатации нефтяного месторождения является наиболее оптимальным с позиции энергосбережения по сравнению с регулированием посредством периодической эксплуатации.

Практическая ценность и реализация.

1. Результаты стендовых и модельных испытаний позволили выявить критерии оптимального и безаварийного регулирования гидросистем поддержания пластового давления и систем сбора нефти, которые в условиях Западной Сибири обеспечивают значительное повышение эффективности процесса извлечения нефти.

2. Получена формула расчета времени выхода гидросистемы ППД на стационарный режим, которая позволяет регламентировать технологию ее регулирования.

3. Разработанная модель нестационарной фильтрации и течения позволяет более точно интерпретировать данные телеметрии и гидродинамических исследований пластов.

Основные защищаемые положения.

1. Модель нестационарного течения и фильтрации сжимаемых жидкостей в условиях структурно-сложных систем.

2. Технология регулирования гидравлических систем, учитывающая переходные процессы, выраженные гидроволновыми явлениями.

3. Стендовая установка и результаты лабораторных экспериментов над ней, подтверждающих разработанную модель и технологию регулирования.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ.

1. В результате анализа научного и практического опыта регулирования гидравлических систем выявлено, что:

— наиболее эффективным методом контроля и регулирования технических гидросистем сетевой структуры, связанных с продуктивными пластами, является распределенный прямой контроль в сочетании с регулированием, основанном на модели оперативного принятия решений;

— для планирования наиболее оптимальной технологии и техники регулирования гидросистем сетевой структуры, связанных с системой продуктивных пластов, необходима разработка модели нестационарного течения и фильтрации сжимаемых сред.

2. В результате теоретического исследования моделей нестационарного течения сделано следующее:

— разработана модель нестационарного течения и фильтрации сжимаемой жидкости в трубопроводных системах, скважинах и коллекторах нефти и газа;

— диагностика разработанной модели показала, что ранее не учитываемый показатель фильтрации — ускорение обуславливает формирование гидравлических волн при запуске добывающих и нагнетательных скважин;

— вычислительные эксперименты позволили получить формулу для расчета времени выхода гидросистем сетевой структуры на стационарный режим — время стабилизации;

— периодическое нагнетание или отбор жидкости из пласта следует считать менее эффективным по отношению к стационарному режиму — непрерывному нагнетанию или отбору с позиции энергоэффективности.

3. Эксперименты по выявлению характеристик волновых гидродинамических процессов: в переходных режимах стендовой установки показали:

— достоверность разработанной, модели и подтверждение характеристик волновых процессов выхода гидросистемы на стационарный режим;

— достоверность разработанной модели на стационарных режимах, выраженную в коэффициенте корреляции от 0,82−0,92;

— формирование гидравлических волн в системе при любых изменениях в элементах, а именно, запуск и останов насосов, полное и частичное перекрытие запорной арматуры;

— длительность, выхода на стационарный режим обусловлена плавностью изменения показателей элементов гидросистемы и. вариьирует в пределах 1—320 с, причем зависимость времени выхода настационарный: режим от длительности изменения показателей элементовбудет иметь уникальный, для каждой гидросистемы, характер.

4. Стендовые и модельные испытания прототипа регулятора расхода показали: •.

— установкарегуляторовв гидросистему должна соответствовать некоторым? условиям, а именно, более 1-го регулятора не должно^ быть установлено в линейной" структурной взаимосвязиколичество регуляторов должно быть меньше или равно количеству ветвей, соединенных с общим узлом, минус одна-в системах с сетевой древовидной структурой;

— последовательные приближения при установлении необходимого положения затвора позволяют вывести систему на требуемый стационарный режим за конечное время (до 5—20 мин) в пределах заданной точности;

— выполнение условия не превышения скорости 0.1 мм/с перемещения затворов в дросселирующей арматуре позволяет избежать образования «взаимовозбуждающих» гидравлических волн.

5. Распределенное регулирование системы ППД с использованием предложенного устройства включено в проектные документы по организации системного освоения месторождений нефти заводнением.

Показать весь текст

Список литературы

  1. В.Ф., Такайшвили М. К., Толмачева Н. И. Типовые программы для расчетов сложных гидравлических цепей. В кн.: Методымат. моделирования и использования ЭВМ в энергетике: Тез. докл. науч.сессии. Иркутск: Иркут. кн. изд-во, 1963, с. 101—104.
  2. Н.И., Хасилев В. Я. Программа расчета многокольцевых гидравлических сетей увязочным методом. М. ГИПРОТИС Госстроя СССР, 1965, вып. 1−4. 21с.
  3. Е.М., Максимов Ю. И. Универсальная программа для расчета работы систем «пласт-скважины-газосборная сеть». Газовая промышленность, 1964, № 10, с. 5—7.
  4. А.П., Хасилев В. Я. «Теория гидравлических цепей». -Н., 1985, 276 с.
  5. Е.Р., Сухарев М. Г. Универсальная программа расчета газосборных сетей. — Газовая промышленность, 1965, № 7, с. 10−11.
  6. Надежность систем энергетики. Терминология / Отв. ред. Ю. Н. Руденко. -М.: Наука, 1980, 44 с.
  7. Об исходных научно-методических положениях оценки надежности в энергетике. Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт, 1969, № 4, с. 158 160.
  8. Ю.Н., Чельцов М. Б. Надежность и резервирование в электроэнергетических системах. Методы исследований. -Новосибирск: Наука, 1977, 264 с.
  9. .Н. Расчет энергетических сетей на ЭВМ. Журн. вычисл. матем. и мат. физики, 1962, № 5, с. 942−947.
  10. В.Г. Разработка и применение методов идентификации параметров гидравлических сетей: Автореф. дис. канд. техн. наук. Томск: ТПИ им. С. М. Кирова, 1977, 20 с.
  11. Цой С., Рязанцев Г. К. Принцип минимума и оптимальная политика управления вентиляционными и гидравлическими сетями. Алма-Ата: Наука, 1968, 258 с.
  12. Е.П., Койда Н. У. Автоматизация расчета многоконтурных сетевых систем. — Киев: Вища школа, 1977, 192 с.
  13. А.Г. Оптимальные задачи на инженерных сетях. -Харьков: Вища школа, 1976, 153 с.
  14. А.Г., Тевяшев А. Д. Оперативное управление потокораспределением в инженерных сетях. — Харьков: Вища школа, 1980, 144 с.
  15. В.Л., Моцкус И. Б. Метод последовательного поиска для оптимизации производственных систем и сетей. Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт, 1965, № 1, с. 18−25.
  16. В.В., Перов В. Л., Мешалкин В. П., Асташкин В. В. Алгоритм оптимизации гидравлических цепей химико-технологических систем. — ДАН СССР, 1976, т. 229, № 4, с. 928−931.
  17. Е., Миллар У. Некоторые новые понятия и теоремы в области нелинейных систем. — В кн.: Автоматическое регулирование: Сб. материалов конф. в Кренфилде, 1951 / Под ред. М.З. Литвина-Седого. М.: Изд-воиностр. лит., 1954, с. 261−273.
  18. Г., Блекуэлл В. Теория электромеханических систем. М.- JL: Энергия, 1965, 424 с.
  19. В.Я. Элементы теории гидравлических цепей. Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт, 1964, № 1, с. 69−88.
  20. В.Я. Линейные и линеаризованные преобразования схем гидравлических цепей. Изв. АН СССР, 270 с.
  21. В.Я. Элементы теории гидравлических цепей: Автореф. дис. д-ра техн. наук. Новосибирск: Секция техн. наук Объединенного ученого совета СО АН СССР, 1966, 98 с.
  22. А.П., Кривошеий Б. Л., Рогожина Х. Я., Сидлер Л. Е. Применение теории и методов расчета гидравлических цепей к системам с неизотермическим течением газа. — Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт, 1997, № 6, с. 129−138.
  23. А.П. Дифференциация методов расчета гидравлических цепей. -Журн. вычислительной математики и мат. физики, 1973, т. 13, № 5, с. 1237−1248.
  24. А.П., Сидлер В. Т., Такайшвили М. К. Обобщение электротехнических методов на гидравлические цепи. — Электронное моделирование, 1982, № 2, с. 3−12.
  25. A.B. Математическая численная модель гидросистем поддержания пластового давления // Сборник научных трудов: «Моделирование технологических процессов нефтедобычи» Выпуск 3 Часть 1. Тюмень, 2002, с. 80−84.
  26. А.В. Метод математического моделирования гидросистем поддержания пластового давления. «Нефть и Газ» 5/2002, с. 70−80.
  27. А.В. Системный анализ и моделирование гидросистем поддержания пластового давления. Тюмень, ИФ «Слово», 2002.
  28. А.В. Имитационное математическое моделирование гидросистем поддержания пластового давления. Межвузовский сборник научных трудов: «Разработка и. эксплуатация нефтяных и газовых месторождений Западной Сибири». Тюмень, ТюмГНГУ, 2002, с 19−34.
  29. А.В. Общеэнергетические свойства гидросистем поддержания пластового давления. Сборник научных трудов региональной научно-практической конференции: «Новые технологии для ТЭК Западной, Сибири», Том 1. 2005. с. 122−130.
  30. А.В. Управление режимами работы гидросистем поддержания пластового давления. Материалы международной научно-технической конференции: Нефть и Газ Западной Сибири. Тюмень, 2005.
  31. А.В. Математическая численная модель гидросистем поддержания пластового давления. Сборник научных трудов: «Моделирование технологических процессов нефтедобычи» Выпуск 3 Часть 1. Тюмень. ИФ «Вектор бук», 2002, с 80−84.
  32. А.В. Особенности задач расчета в управлении сложных гидравлических систем. «Нефть и Газ» 3/2007, с 17—28.
  33. Cross Я, Analysis of flow in networks of conduits or conductors. Urbana, Illinois: Eng. Exp. Station of Univ. of Illinois, 1936, November, Bull. N 286. 29 p.
  34. Wilson G.G., Kniebs D.V. Distribution system analysis with the electronic digital computer. GAS (USA), 1956, vol. 32, N8, p. 3744.
  35. Hoag L.N., Weinberg G. Pipeline networks analysis by electronic digital computer. Journ. of Am. Water Works Ass., 1957, vol. 49, N 5, p. 517−534.
  36. Duffy F.L. Gas networks analysis programm for high-speed computer. —
  37. GAS (USA), 1958, vol. 34, N6, p. 47−54.
  38. Я. Ш, Юшкин А.Р. Применение ЭВМ для гидравлических расчетов водопроводных сетей. — Городское хозяйство Москвы, 1960, № 11, с. 17−18.
  39. К. П. Механизация расчета кольцевых водопроводных сетей. — Водоснабжение и санитарная техника, 1961, № 4, с. 20−24.
  40. Н.М., Андреева К. С., Вульман Ф. А. Расчет многокольцевых гидравлических сетей на ЭВМ «Урал». — Теплоэнергетика, 1960, № 12, с. 4452.
  41. A.M., Смирнов В. А., Черкасова А. Л. Расчет многокольцевых городских газовых сетей на ЭВМ. Газовая промышленность, 1961, № 11, с. 33−34.
  42. М.Г. Об одном методе расчета газосборных сетей на вычислительных машинах. Изв. вузов. Нефть и газ, 1965, № 6, с. 48−52.
  43. В.Я., Светлов К. С., Такайшвили М. К. Метод контурных расходов для расчета гидравлических цепей. — Иркутск, Москва: СЭИ СО -ВИНИТИ АН СССР, 1968, № 339−68 деп. 110 с.
  44. Койда Н-У. Гидравлический- расчет кольцевых трубопроводов методом сечений-—Теплоэнергетика- 1962, № 9j с. 66−68.
  45. Минский! ЕМ., Максимов Ю: И. Основы расчета сложных газосборных сетей на ЭВМ. — Газовая промышленность, 1962, № 10, с. 9−12.
  46. М.П. Расчет кольцевых водопроводных сетей путем нахождения полных поправочных расходов. Изв. вузов. Строительство< и архитектура, 1964, № 6, с. 80−90.
  47. А. Е. Универсальный метод гидравлического увязочного расчета кольцевых водопроводных сетей. — Изв. вузов. Строительство и архитектура, 1964, № 4, с. 69—73.
  48. A.B. Математические модели гидравлических систем для управления системами- поддержания пластового давления. Тюмень, 2007. ОАО-Тюменский дом печати. 664 с.
  49. , C.B. Физико-математическая модель тепломассообмена в условиях гидратообразования в промысловых газопроводах / C.B. Бучинский, А. Б. Шабаров, А. Н. Бурбасов, Г. А. Есаулков. Тюмень: ТюмГНГУ, 2009.-20 с.
  50. И.А. Неустановившееся движение реальной жидкости в трубах, Изд.2, перераб. и доп. М.: Недра, 1975, с. 186−191.
  51. Н.Е. О гидравлическом ударе в водопроводных трубах -M.-JL: Гостехиздат, 1949. 103 с.
  52. С.А. Неустановившееся движение в каналах и реках// Некоторые новые вопросы механики сплошной среды. — М.: ОНТИ, 1938. с.
  53. A.B., Батищев И. Н. Патент на изобретение № 2 303 807 «Регулятор расхода жидкости». МПК8 G05D7/01 Бюл.№ 20—7с.
  54. Г. В., Молчанов А. Г. Нефтепромысловое оборудование. -М.: Машиностроение, 1987, 327 с.
  55. В.Е., Стрекалов A.B., Завьялов В. В. Инновационная техника и технология гидросистем нефтяных промыслов. Санкт-Петербург, «Наука», 2006. 326 с.
  56. A.B. Имитационное математическое моделирование гидросистем поддержания пластового давления. Межвузовский сборник научных трудов «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений Западной Сибири». — Тюмень, 2002.
  57. В.Ю., Мурашкин Б. Г., Старкова Н. Р. Патент РФ № 2 096 601 «Способ регулирования разработки нефтяных месторождений», 1997 г. Патентообладатель ОАО «НЕС «Приобье».
  58. В.В., Гусев C.B., Коваль Я. Г., Морозов В. Ю. Патент РФ № 2 098 620 «Состав для ограничения притока пластовых вод», 1997 г. Патентообладатели ОАО «НК «Приобье» и ЗАО «Тюмень-Технология».
  59. В.Ю., Старкова Н. Р., Чернышев A.B., Андрианов A.B. Патент РФ № 2 107 156 «Состав для регулирования разработки нефтяных месторождений», 1998 г. Патентообладатель ОАО «НК «Приобье».
  60. В.Ю., Старкова Н. Р., Чернышев A.B., Козлов А. И. Патент № 2 103 490 РФ «Способ разработки нефтяной залежи», 1998 г. Патентообладатель ОАО «НК «Приобье».
  61. В.Ю., Старкова Н. Р., Чернышев A.B., Заров A.A. Патент № 2 117 143 «Способ разработки нефтяной залежи», 1998 г. Патентообладатель -ОАО «НК «Приобье».
  62. B.C., Морозов В. Ю., Чернышев A.B., Заров A.A., Чукчеев О.А, Иванов В. И., Андрианов В. В. Свидетельство РФ № 8044 на полезную модель «Установка для импульсного воздействия на залежь» «, 1998 г. Патентообладатель ОАО «НК «Приобье».
  63. B.C., Морозов В. Ю., Чернышев A.B., Заров A.A., Монин И. Е., Пешков И. В., Чукчеев O.A. Свидетельство РФ № 8045 на полезную модель «Установка для импульсного воздействия на продуктивные пласты», 1998 г. Патентообладатель ОАО «НК «Приобье».
  64. B.C., Морозов В. Ю., Чернышев A.B., Заров A.A., Козлов А. И., Есаулков Б.Б.Свидетельство РФ № 8046 на полезную модель «Установка для волнового воздействия на залежь» 1998 г. Патентообладатель ОАО «НК «Приобье».
  65. В.Ю., Чернышев A.B., Журавлев B.C., Заров A.A., Зобов Ю. А., Чукчеев О.А, Иванов В. И. Свидетельство РФ № 9008 на полезную модель «Установка для электровоздействия на нефтяные пласты», 1999 г. Патентообладатель ОАО «НК «Приобье».
  66. B.C., Морозов В. Ю., Чернышев A.B., Заров A.A., Козлов А. И., Есаулков Б. Б. Патент РФ № 2 139 405 «Установка для волнового воздействия на залежь», 1999 г. Патентообладатель ОАО «НК «Приобье».
  67. B.C., Морозов В. Ю., Чернышев A.B., Заров A.A., Чукчеев О.А, Иванов В. И., Андрианов В. В. Патент РФ № 2 140 533 «Установка для импульсного воздействия на залежь», 1999 г. Патентообладатель ОАО «НК «Приобье».
  68. В.Ю., Чернышев A.B., Тимчук A.C., Монин И.Е.,
  69. C.B. Патент РФ № 2 186 940 «Способ изоляции обводнившихся участков пласта"^ 2000 г. Патентообладатель — ЗАО «Технология-99».
  70. В.В., Морозов В. Ю., Тимчук A.C., Чернышев A.B. Патент РФ № 2 187 629 «Способ изоляции притока пластовых вод в скважинах», 2001 г.
  71. В.В., Морозов В. Ю., Тимчук A.C., Чернышев A.B. Патент РФ № 2 209 955 «Способ разработки неоднородных по проницаемости нефтяных пластов», 2001 г.
  72. В.В., Морозов В. Ю., Тимчук A.C., Чернышев A.B. Патент РФ № 2 188 843 «Технологическая жидкость для перфорации и глушения скважин», 2001 г. Патентообладатель -ЗАО"Полином».
  73. Л.С., Рубинштейн О. И., Цыкин И. В., Морозов В. Ю., Сашнёв И. А. Применение волновых технологий в добыче нефти // Нефтяное хозяйство, 2000, № 9, с.87−88.
  74. C.B., Бриллиант Л.С, Иванов C.B., Морозов В. Ю., Рамазанов Д. Ш., Потапов Г. А., шпуров И. В. Результаты акустико-химической обработки продуктивных пластов. // Нефтяное хозяйство, 2000, № 9, с.89
  75. P.C., Морозов В. Ю., Бриллиант Л. С., Ирипханов Р. Д. Использование песочного якоря для увеличения межремонтного периода эксплуатации скважин. // Нефтяное хозяйство, 2000. № 9, с. 100−101
Заполнить форму текущей работой