Введение к работе
Одной из главных задач, стоящих перед газовой промышленностью, является освоение новых газовых месторождений полуострова Ямал. При решении этой нажной задачи существенная роль отводится разработке эффективных методов изучения, контроля и прогнозирования длительного и сложного взаимодействия объектов газодобычи с многолегнемерзлыми породами. Обобщение имеющегося многолетнего опыта освоения и эксплуатации одного из старейших месторождений севера Западной Сибири - Медвежьего, разработка методик обработки промысловых данных и прогнозирование на перспективу взаимодействия газопромысловых сооружений с многолетне-мерзлыми породами должны способствовать ускоренному освоению'месторождений углеводородного сырья Крайнего Севера.
АКТУАЛЬНОСТЬ. Практика эксплуатации уникальных газодобывающих и газотранспортных систем Крайнего Севера выявила целый ряд проблем, связанных с надежностью и эффективностью работы как отдельных элементов системы, так и всего газодобывающего комплекса в целом. К зіим проблемам следует- отнести и проблему взаимодействия газопромысловых объектов с многолегнемерзлыми породами (ММП). Проанализированные автором материалы свидетельствую г о том, что значительная часть потерь в добыче газа из-за отказов и газопромысловой системе обусловлена именно этим.
Освоение месторождений полуострова Ямал, где геокриологическая обстановка является еще более сложной, чем на месторождениях Медвежье, Уренгойское и Ямбургское, требует обобщения опыта строительства и эксплуатации скважин и шлейфов, межпромысловых коллекторов и газопромысловых сооружений. Кроме того, является необходимым построение адекватных математических моделей, разработка новых технических решений и их обоснование на основе экспериментальных исследований и математического моделирования.
Таким образом исследование общих закономерностей длительного и сложного взаимодействия объектов газодобычи с ММП и прогнозирование его на перспективу является актуальным как с научной, так и с практической точки зрения.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Исследовать взаимодействие элементов газопромысловой системы с многолстнемерзлыми породами для решения задач прогнозирования и обоснования различных инженерно-технических решений по освоению газовых месторождений севера Тюменской области.
ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. Поставленная цель достигается решением следующих задач:
-
Изучить и выявить наиболее значимые причины технолошче-ских отказов в системе добычи и подготовки газа к дальнему транспорту для добывающих предприятий Крайнего Севера на всех стадиях эксплуатации месторождений.
-
Разработать методику экспериментального определения фактического коэффициента термического сопротивления добывающей газовой скважины с пассивной теплоизоляцией.
3. Исследовать тепловое взаимодействие наружной газовой обвяз
ки турбоаірсгатов дожимной компрессорной станции и ММП по ре
зультатам многолетних наблюдений за температурным режимом грун
тов для обоснования инженерно-технических решения по реконструкции
и осуществить прогноз на перспективу.
4. Разработать комплекс инженерных мероприятий по контролю за
взаимодействием объектов газодобычи и ММП для оперативного при
нятия экономически обоснованных технических решений но изменению
режима их работы или реконструкции.
І.Для определения коэффициента теплоотдачи автором разработан метод обработки результатов замеров температуры в трубке-сателлите за направлением газовой скважины решением численными ме-
тодами нестационарного уравнения теплопроводности с подвижной фазовой границей применительно к условиям засоленного разреза ММ П.
2. Разработана методика ускоренной обработки данных термо
метрических измерений в трубке-сателлите для определения коэффици
ента теплоотдачи на основе формулы, использованной Б.В.Дегтяревым
для расчета температуры на стенке газовой скважины для квазистацио
нарного температурного поля. Погрешность расчета не превышает 10 %.
-
Предложена методика учета термогравитационной природы процесса переноса тепла в затрубном пространстве при расчете термического сопротивления добывающей газовой скважины. Это приводит к снижению общего коэффициента теплопередачи нетеплоизолированной скважины с 14,2 Вт/(м С) до 9,5 Вт/(м С) по сравнению с традиционными оценками.
-
Разработана методика прогноза теплового взаимодействия объекта подготовки газа к транспорту и ММП с использованием результатов многолетних наблюдений за динамикой температурного поля в основании объекта.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ. Обработка результатов экспериментов и прогнозирование взаимодействия объектов газодобычи с ММП проводились методами математической статистики, численного моделирования и путем решения прямых и обратных задач математической физики.
ДОСТОВЕРНОСТЬ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ. При решении поставленных задач использованы материалы журналов регистрации причин отказов, инженерных изысканий и доизысканий, топо-геодезических наблюдений за подвижками свайных оснований и режимных термометрических исследований по указанным площадкам. В работе использованы данные многолетнего цикла наблюдений за сетью ин-женерно-геокриолоітіческого мониторинга на 18 площадках размещения основных объектов добычи и подготовки газа к транспорту на месторождении Медвежье, материалы экспериментальных термометрических
исследований на скважинах Бовапенковского месторождения. Результаты работ подтверждены практикой коніроля устойчивости объектов газодобычи на территории Ямало-Ненецкого автономного округа, использованием материалов работы в проектных решениях по реконструкции действующих сооружений и при проектировании новых объектов в зоне распространения ММП.
-
Экспериментально определен коэффициент термического сопротивления газовых скважин Бовапенковского месторождения, оборудованных теплоизолированными насосно - компрессорными трубами. Предложенная автором методика проведения эксперимента и обработки результатов позволила почти в 40 раз сократить время экспериментальных работ.
-
Технические решения по повышению надежности основных объектов газодобычи, обоснованные в процессе исследований автора, использованы в проектах реконструкции газопромысловых сооружений и в настоящее время реализованы на практике.
-
Разработан и внедрен в практику эксплуатации газопромысловых объектов комплекс инженерных мероприятий, реализация которого позволяет принимать своевременные технические решения по увеличению устойчивости инженерных сооружений.
4. Впервые внедрен в практику контроля за состоянием газопро
мысловых сооружений севера Западной Сибири современный дистанци
онный метод - метод георадиолокационпого профилирования. Примене
ние метода позволило резко сократить материальные затраты по кон
тролю за состоянием геотехнической системы Мсдвежыо месторожде
ния.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные результаты работы обсуждались на научно-практической конференции "Геоэкология в нефтяной и газовой промышленности" (октябрь 1995 г.), научно-практической конференции "Диагностика в газовой промышленностн"(сснтябрь 1995 г.),
на совете по компрессорным станциям РАО "Газпром" (сентябрь (995 г.).
ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ Фактический, документально подтвержденный экономический эффект от внедрения на предприятии "Надымгазпром" мероприятий, обоснованных в диссертации, составил 126,824 миллионов рублей за 1995 год.
ПУБЛИКАЦИИ. Результаты исследований автора опубликованы в 26 печатных работах, из них 17 по теме диссертации, в том числе авторском свидетельстве на изобретение, двух научно-технических обзорах, трех тезисах докладов. Шесть работ опубликованы без соавторов.
ОБЪЕМ И СТРУКТУРА РАБОТЫ. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и выводов. Диссертация содержит 216 страниц машинописного текста , включая 49 рисунков, 31 таблицу и список литературы 204 наименования.
