Цели и задачи разработки нефтяных и газовых месторождений.

В условиях рыночных экономики в разработку нефтяных и газовых месторождений вовлечены многочисленные участники, поэтому на формирование целей разработки месторождений нефти и газа, а следовательно и целей проектирования влияют не только объективные причины (обстановка в мире, цены на нефть), но и субъективные факторы (интересы фирм и т.д.)

№№	Цель	Участники
1	Достижение максимальных потребительских удовлетворенностей в нефти и газе	Г, Ф-О, П
2	Максимизация прибыли	Ф-О, Б
3	Максимизация использования запасов нефти и газа	Ф-О
4	Повышение благосостояния людей	Г, МВ
5	Минимизация экологических последствий от РНГМ	Г, МВ
6	Повышение политической стабильности и улучшение соц.-эконом. атмосферы в регионе	Г, МВ, Ф-О
7	Максимизация доходов в местный бюджет	МВ
8	Максимизация доходов государственного бюджета	Г
9	Снижение ресурсоемкости	Г, Ф-О
10	Снижение рыночной стоимости	П

Эти цели противоречивы. Часть из них может быть решена на стадии проектирования.

Под целью понимают будущий результат деятельности Ф-О по разработке нефтяных и газовых месторождений желательный для 1-го или нескольких участников разработки, который может быть достигнут за конечный срок разработки.

Средством достижения поставленных целей РНГМ служат механизмы, технология и способы функционирования СР.

Рациональный проект РНГМ – это такой проект, который в наибольшей мере удовлетворяет поставленным (и в общем случае противоречивым) целям разработки.

К кардинальным вопросам разработки нефтяных месторождений авторы работы относятся следующие: выделение ЭО; установление оптимальных размещения и плотности сетки скважин; принципы выбора МВ на залежь; последовательность разбуривания месторождений с неоднородными пластами; выбор рационального варианта разработки.

Набор основных задач РМУ в целом уже достаточно определен и устойчив. Задача многоцелевого системного проектирования разработки нефтяного месторождения (МСП РНМ), включает следующие этапы:

• формализация задачи проектирования с идеализацией объекта разработки;

• структуризация проектных условий;

• непрерывное уточнение проектных условий.

Переменные проектирования определяют область допустимых значений. Критерии проектирования ограничивают область допустимых решений задачи. Под критерием (или системой критериев) понимается мерило, в качестве которого используется степень соответствия результатов поставленной цели (по С.И. Ожегову). Алгоритм последовательности построения и решения задачи МСП РНМ состоит из формирования глобальных целей решения задачи, набора задач, отвечающих достижению глобальных целей, множества глобальных критериев выбора эффективных решений; установления последовательности решения задач, переменных, критериев проектирования и локальных критериев выбора; выбора рационального варианта разработки. Решение задачи МСП РНМ состоит из следующих этапов: определение множества вариантов проектных решений; определение более узкого (парето-оптимального) множества вариантов проектных решений; выбор рациональных вариантов проектных решений с учетом предпочтений ЛПР (см. рис. ).

Рис. Постановка задачи многоцелевого системного проектирования разработки месторождений углеводородов (МСП РНМ)

Оценка проектного решения проводится не по одному отдельно взятому критерию, а по совокупности критериев, удовлетворяющих противоречивым целям разработки нефтяного месторождения. Эти противоречия возникают из-за того, что система разработки нефтяного месторождения должна удовлетворять стремлениям нескольких участников, заинтересованных в результатах освоения: фирмы-оператора, местных органов власти, государства, потребителя и др. (см.рис).

Банк

Потребитель Страховая компания

РНГМ

Фирма-оператор Местная власть

Государство

Цели этих участников не всегда совпадают. Поэтому такая система является компромиссным решением, соответствующим заявленным целям участников в наибольшей мере. Так, фирма-оператор преследует цели максимизации прибыли и минимизации инвестиций; местные органы власти максимизации налогов, отчислений, платежей, штрафов в местный бюджет и минимизации экологических последствий; государство максимизации использования ресурсов УВ и максимизации отчислений. Из простого сопоставления этих целей видно, что они противоречат друг другу.

Предположим, что ищутся проектные решения в пространстве двух переменных a₁ и a₂. В этом случае последовательность определения парето-оптимального множества решений будет следующая. Пусть переменные имеют соответствующие области допустимых значений: a_1* < a₁ < a₁^* и a_2* < a₂ < a₂^*. И пусть качеcтво проектных решений взвешивается или оценивается по двум критериям F₁ = F₁ (a₁, a₂) и F₂ = F₂ (a₁, a₂), тогда множество всех допустимых проектных решений разработки залежи B, отображенное в пространстве критериев (F₁, F₂), будет иметь вид, показанный на рис. 2, а. Пусть существуют критерии проектирования (или функциональные ограничения), которые ограничивают область допустимых значений переменных a₁ и a₂ (например, рассматриваются только те значения a₁ и a₂, которые характерны для исследуемого нефтесодержащего пласта). В этом случае множество проектных решений в пространстве критериев (F₁, F₂) значительно сузится: G B (см. рис. 2, б). Существуют ограничения, которые накладываются и на критерии выбора F₁ и F₂: F_1* F₁ F₁^* и F_2* F₂ F₂^*. Полученное множество проектных решений будет существенно меньше G: D G B (см. рис. 2, в). Наконец, в полученном пространстве можно определить парето-оптимальные решения.

Рис. 2 Этапы решения задачи МСП РНМ

Def.1. Точка C называется оптимальной (максимальной) точкой по Парето, если не существует такое C_i D, что F(C_i ) > F(C). Такое множество P D называется парето-оптимальным, если оно состоит из всех оптимальных, по Парето, точек (см. рис. 2, в).

Классическая теория принятия решений обычно имеет дело с системой альтернативных действий, охватывающих пространство решений, и с системой выводов, охватывающих пространство выводов (заключений). Действие, обозначающее вывод, должно быть ожидаемо из каждого альтернативного действия. Целевая функция (или функция полезности) определяет эти выводы в соответствии с их желательностью.

В принятии решений существуют различные подходы. Решения могут быть одностадийными или многостадийными; приняты одним лицом или группой лиц; однокритериальные или многокритериальные. Проблемы принятия решений экстенсивно изучаются при помощи статистических методов математического программирования (линейного и нелинейного) и техники многокритериального принятия решений. Следует отметить, что в большинстве случаев на ранних стадиях разработки имеется недостаточная (или неадекватная) информация по скважинам для генерации достоверных геологических моделей подсчета запасов и разработки. В этом случае многокритериальный подход, основанный на теории нечетких множеств и экспертных оценках, является наиболее адекватным исходным условиям моделирования залежи, нечетким по своей природе. Процесс разработки месторождений нефти и газа рассматривается в сложных геолого-технических системах как многокритериальный процесс принятия решений. К настоящему времени накоплена значительная специализированная информация о процессах и технологиях при разработке нефтяных месторождений (НМ). При этом опыт применения широко используемых технологий (заводнение и др.) позволил сформировать целостную систему критериев для достижения экономической и технологической успешности их осуществления.

Порядок разработки месторождений нефти

Необходимый перечень работ до начала строительства на месторождении.

1. Технико-экономическое обоснование (тэо) инвестиций на разработку месторождения.

2. Проект разработки месторождения (технологическая схема разработки).

3. Задания на проектирование :

-строительство эксплуатационных скважин (бурение),

-обустройство месторождения

4. Акт выбора трасс и площадок (со схемой трасс и площадок М 1:25000) готовит проектная организация совместно с заказчиком

5. Договор на проектно-изыскательские работы на обустройство месторождения готовит проектная организация, заказчик проводит экспертизу

6. Сбор технических условий для проектирования собирает заказчик и передает проектной организации.

7. Проект обустройства месторождения выполняет проектная организация согласно договора и технических условий.

8. Проект на строительство эксплуатационных скважин (бурение скважин).

9. Экспертиза проектов:

• экологическая

• историко-культурных памятников

10.Отвод земли.

10.1.Заказчик подготавливает земельное дело, за землю занимаемую под обустройство:

11. Производство работ по реализации проекта.

Необходимый перечень работ, выполняемых при обустройстве месторождении

1.Подготовка территории строительств;

Заказчик заключает договора подряда на строительство объектов обустройства с одним или несколькими подрядчиками. Подрядчики в пределах отведенной земли под объекты строительства подготавливают карьер песка, который необходим для отсыпки площадок кустов скважин, одиночных разведочных скважин, площадок ДНС, КНС и других объектов. Подрядчик производит разбивку геодезической сетки, делают подсыпку песка под временные здания и сооружения, рекультивацию земель после строительства (трубопроводы, ЛЭП, дороги, линии связи и телемеханики) и сдает их землепользователям:

2. Основные объекты строительства:

К ним относятся:

2.1. Комплекс площадочных сооружений (днс, цтп и тд.)

Комплекс сооружений на площадке ДНС.

Традиционная технологическая цепочка обработки жидкости :

Продукция скважин, поступившая по нефтесборным сетям на ДНС (дожимная насосная станция), через устройство предварительного отбора газа (УПО) поступает в сепаратор первой ступени, где происходит сепарация газа. Затем жидкость поступает в сепаратор-буфер для дальнейшего разгазирования с последующей откачкой насосами через узел замера в напорный нефтепровод.

Газ из УПО и сепаратора 1 -й ступени сепарации поступает для очистки от капельной жидкости и механических примесей в газосепаратор, затем из него, проходя - через узел регулирования объединяется с газом, выделяющимся в буфере-сепараторе и через узел учета подается в газопровод или на автономную электростанцию для выработки электроэнергии и на котельную для выработки тепла.

В аварийной ситуации сброс газа из сепаратора 1-й ступени, предусмотрен на факел.

Опорожнение аппаратов, сброс дренажных стоков, утечек с сальников насосов предусматривается в аварийную подземную емкость. Откачка из неё выполняется в аварийный нефтяной резервуар.

Откачка нефтяной эмульсии (разгазированной жидкости) в напорный нефтепровод, а также раскачку аварийного нефтяного резервуара осуществляется насосами.

Количество насосов рассчитывается с учетом объема перекачиваемой жидкости.

На ДНС устанавливается узел замера нефтяной эмульсии.

Факел оборудован системой розжига и контроля.

Для предотвращения внутренней и внешней коррозии поверхности нефтепроводов предусмотрена система защиты.

Для предотвращения гидратообразования в газопроводе предусматривается ввод метанола в газопровод.

2.2 .Система поддержания пластового давления (КНС кустовая насосная станция) для закачки воды в нагнетательные скважины через высоконапорные водоводы для поддерживания пластового давления (Водозабор и т.д.) при добыче нефти из скважин сооружается целая система (система ППД), которая состоит из:

1. Водозабора (речной воды или артскважины)

2. Низконапорного водовода

3. КНС или БКНС (кустовая насосная станция или тоже блочная)

4. Высоконапорных водоводов

Водозабор представляет собой:

- система насосов для забора воды из реки

- водовода до насосной 1-го подъема

- насосной 2-го подъёма для прокачки набранной воды по низконапорному водоводу до КНС.

2.3. Объекты энергоснабжения месторождения (ВЛ – 6 кВ, КТП, РУ, и т.д)

2.4. Обустройство кустов скважин (разведочных скважин и т.д)

После отсыпки площадки (куста) скважин (инженерная подготовка) и окончания бурения скважин на кусте производится обустройство состоящее из следующих работ:

-обвязка всех скважин на кусте. Строятся выкидные линии от каждой скважины до групповой замерной установки (ГЗУ)

-устанавливается (монтаж) ГЗУ на которой производится замеры дебитов из каждой скважины по очереди по жидкости и газу.

-устанавливается блок гребенок (БГ) для замера и распределения воды закачиваемой в пласт через нагнетательные скважины.

-обвязка нагнетательных скважин и присоединение к БГ.

-установка КТП 6/0,4 кВ

-установка станков-качалок для механической добычи нефти из скважин.

Количество скважин в кусте различное и определяется проектом разработки.

2.5. Система внешних трубопроводов.

2.6.Внутри промысловые трубопроводы

2.7.Обустройство устьев разведочных скважин (производится аналогично обустройству куста скважин, но все только для одной скважины.)

3. Объекты подсобного и обслуживающего назначения.

3.1. Вахтовый поселок.

3.2.2. Материально-технический склад

3.2.4. Резервуары для хранения ГСМ

3.2.7. Опорный пункт бригады

4.Объекты транспортного хозяйства и связи

5.Объекты энергетического хозяйства

5.1.Автономная электростанция (при необходимости)

5.2.Например: ВЛ-6кВ на кусты скважин

5.3.Например: ВЛ-35кВ или ВЛ-110кВ подстанции и т. д. на месторождении