Введение к работе
Актуальность проблемы. Ввод в эксплуатацию нефтяных месторождений с осложненными условиями эксплуатации скважинного оборудования, а также использование перспективных методов увеличения нефтеотдачи обусловили появление и развитие новых технологий добычи нефти. При этом заданный дебит скважины может быть обеспечен, как правило, несколькими возможными способами эксплуатации или же различными вариантами компоновки скважинного оборудования (имеющими в общем случае разную эффективность), т.е. существует многообразие возможных вариантов эксплуатации скважин.
Выбор способа эксплуатации скважин осуществляется с учетом совокупности существующих критериев и ограничений. Критерии выбора, такие как минимум суммарных затрат на обеспечение заданного объема добычи, максимум накопленной добычи нефти, максимум надежности оборудования, максимум прибыли от эксплуатации группы скважин и др., оцениваются по группе скважин; при этом наличие общих ограничений на ресурсы приводит к необходимости проводить оптимизацию в целом по группе скважин, а не по отдельной скважине. Кроме того, т.к. скважины и пласт составляют единую гидродинамическую систему, то при необходимости изменения дебитов скважин для более полного учета ресурсных критериев при выборе способа эксплуатации (с вариантом компоновки оборудования) следует учитывать взаимовлияние скважин.
Поэтому задача выбора способа эксплуатации должна решаться в целом по группе скважин с учетом их взаимовлияния при технологических, ресурсных и экономических критериях и ограничениях.
Наличие нескольких критериев осложняет выбор рациональных способов эксплуатации группы скважин, т.е. таких способов эксплуатации, которые в наибольшей степени удовлетворяют совокупности критериев для всей группы в целом, и в то же время могут не удовлетворять
этим критериям по конкретной скважине. Понятие «рациональный» связано с тем, что в выбранном варианте ни один из показателей эффективности функционирования группы скважин может не достигать наилучшего значения, но рациональный вариант является оптимальным по совокупности показателей эффективности и формируется в результате поиска компромисса между всеми критериями.
Существующие подходы к решению указанной задачи не полностью учитывают отмеченные выше особенности. Это связано, главным образом, с невозможностью формализовать задачу выбора способа эксплуатации при использовании традиционных методов выбора вариантов эксплуатации, а также с тем, что на их эффективность радикально влияет размерность задач (при большой размерности, характерной для реальных промысловых условий, эти алгоритмы практически не применимы, даже при использовании мощной вычислительной техники).
Учитывая вышеизложенное, актуальным является исследование, направленное на решение проблемы выбора рациональных способов эксплуатации для группы взаимовлияющих скважин с учетом совокупности критериев их эффективного функционирования, а также накладываемых ограничений.
Целью диссертации является постановка и решение на базе системного подхода комплекса взаимосвязанных задач, составляющих метод согласования элементов системы «пласт - призабойная зона - скважина -скважинное оборудование» при выборе рациональных способов эксплуатации скважин с учетом заданной совокупности критериев и ограничений.
Для достижения поставленной цели:
проведен анализ особенностей группы скважин, существенных при выборе рациональных способов эксплуатации;
при выборе рациональных способов эксплуатации обоснована
5 необходимость исследования группы добывающих и нагнетательных скважин;
проведен анализ моделей фильтрации нефти и моделей подъема газожидкостной смеси (ГЖС) с точки зрения возможности их использования в задачах выбора рациональных способов эксплуатации;
поставлен и решен комплекс взаимосвязанных задач, составляющих основу метода выбора рациональных способов эксплуатации;
разработаны численные алгоритмы дискретной оптимизации для решения задач реальной промысловой размерности;
разработано алгоритмическое и программное обеспечение задач, составляющих методику автоматизированного выбора способов эксплуатации группы скважин;
проверена адекватность разработанного метода на реальных промысловых данных;
проведены расчеты по обоснованию выбора рациональных способов эксплуатации с вариантами компоновки скважинного оборудования для группы скважин различных нефтяных месторождений.
Научная новизна. Теоретически обоснована и разработана методология согласования элементов системы "пласт - призабойная зона - скважина - скважинное оборудование" при выборе рациональных способов эксплуатации с вариантами компоновки скважинного оборудования группы скважин, учитывающая существенные особенности скважин, их взаимовлияние, а также всю совокупность критериев и ограничений. При этом впервые разработана методика, позволяющая учитывать динамику дебита, забойного давления и обводненности при выборе рациональных способов эксплуатации группы скважин.
Впервые поставлен и решен комплекс задач дискретной оптимизации, необходимый для выбора рациональных способов эксплуатации группы скважин, который позволяет ранжировать варианты компоновки
скважинного оборудования с учетом имеющейся совокупности критериев, а также проводить исследования по определению взаимосвязей критериев на основе системного подхода.
Практическая ценность. На основе проведенных теоретических исследований и результатов промышленной апробации метода разработана методика автоматизированного выбора рациональных способов эксплуатации, вариантов компоновки скважинного оборудования и режимов работы (дебитов и забойных давлений) для каждой из группы взаимосвязанных скважин. Комплекс реализован в виде пакета прикладных программ, работающего в интерактивном режиме на ПЭВМ, и предназначен для использования на предприятиях нефтяной промышленности.
Методика позволяет решить следующие основные задачи:
-
выбор рациональных способов эксплуатации месторождения (объекта) на стадии проектирования разработки после проведении многовариантных расчетов;
-
обоснование комплекса геолого-технических мероприятий по изменению режимов работы и вариантов компоновки скважинного оборудования;
3) обоснование рациональных значений критериев и требуемых ре
сурсов для рассматриваемой группы скважин.
Апробация диссертации. Основные положения диссертации были изложены на научно-технической конференции, посвященной 70-летию первого выпуска российских инженеров-нефтяников "Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России" (Москва, 1994 г.); на научных семинарах кафедры «Разработка и эксплуатация нефтяных месторождений» ГАНГ им. И.М. Губкина (1993 и 1996 гг.); на научном семинаре ИПНГ РАН (1995 г.), а также на научно-технической конференции «Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России» (Москва, 1997 г.).
