Введение к работе
Актуальность темы исследований. Снижение удельного веса добычи природного газа в общем объеме производства топлива и энергоресурсов связано с рядом проблем, испытываемых газовой отраслью России в настоящее время. Одной из важнейших является проблема истощения крупнейших базовых месторождений, в результате чего увеличивается доля трудноизвлекаемых запасов, что предполагает использование специальных технологий для добычи и подготовки газа. Помимо этого добыча и транспортировка газа осложняется природно-климатическими условиями эксплуатации месторождений и удаленностью крупных центров добычи газа от сложившихся центров развития газовой промышленности.
Более 80% российского природного газа добывается на сравнительно небольшой территории, в Надым-Пур-Тазовской нефтегазоносной области Ямало-Ненецкого автономного округа (ЯНАО), которая имеет достаточно развитую промышленную инфраструктуру. В настоящее время большинство открытых месторождений сеноманского газа вступает или уже вступило в стадию падающей добычи. В дальнейшем добычу природного газа придется развивать в новых газоносных провинциях, что потребует значительного увеличения удельных и абсолютных инвестиций.
В то же время остаточные запасы газа в истощенных месторождениях Западной Сибири оцениваются несколькими триллионами кубических метров, что является существенным резервом развития газовой промышленности.
Следует отметить, что остаточные запасы газа сопоставимы с объемами новых газовых месторождений. Согласно оценкам ученых, остаточные запасы природного газа на месторождениях ЯНАО к 2020 г. превысят 2,5 трлн. м , а к 2030 г. достигнут 5 трлн. м . Стратегическая целесообразность извлечения остаточных запасов бесспорна, поскольку они сосредоточены на уже освоенных месторождениях, имеющих готовую инфраструктуру. Тем самым повышается эффективность использования ресурсов и снижаются затраты на разработку новых месторождений. Основная проблема добычи остаточных запасов заключается в более высокой по сравнению с обычной добычей стоимости и технической сложности, обусловленных низким пластовым давлением газа.
К настоящему времени разработан ряд технологий добычи газа, позволяющих повысить эффективность эксплуатации газовых и газоконденсатных скважин на завершающем этапе разработки месторождений, среди которых наиболее современными и эффективными являются использование твердых и жидких поверхностно-активных веществ, концентрических лифтовых колонн,
использование газлифта, плунжерного лифта и др., направленные на оптимизацию режимов работы скважин и, следовательно, на повышение эффективности эксплуатации обводняющихся скважин и обеспечение проектных отборов газа.
Однако эффективность рассматриваемых технологий определяется особенностями условий их применения, при этом ни одна из перечисленных технологий не является универсальной. Поэтому данная работа направлена на выявление оптимальных режимов работы скважин путем применения комплексного подхода к внедрению современных технологий эксплуатации скважин на завершающей стадии разработки месторождений.
Цель диссертационной работы. Повышение эффективности добычи и подготовки природного газа на поздней стадии эксплуатации газовых месторождений севера Западной Сибири путем создание новых устройств и способов добьгаи и подготовки природного газа.
Идея работы. Использование разработанных способов и устройств позволит повысить эффективность добьгаи и подготовки природного газа на месторождениях, находящихся на поздней стадии эксплуатации.
Задачи исследований:
1.Выполнить анализ проблем добьгаи природного газа на различных стадиях разработки.
2.Обобщить практический опыт эксплуатации низкодебитных газодобывающих скважин на месторождениях севера Западной Сибири.
3.Обосновать технико-технологические решения по добыче и подготовке природного газа на поздних стадиях разработки месторождений, повышающие их эффективность.
4.Разработать концепцию функционирования газодобывающих предприятий на севере Западной Сибири, обеспечивающую их устойчивое развитие.
Методы исследований. При выполнении работы автором использованы методы логистического анализа, теоретические основы разработки газовых и газоконденсатных месторождений и эксплуатации промыслов, методы математического моделирования, методики оптимизации параметров работы технологического оборудования, статистические методы обработки данных, программные комплексы многомерного газогидродинамического моделирования.
Научная новизна работы:
1. Систематизированы проблемы эксплуатации газовых месторождений на поздней стадии их разработки, основными из которых являются: гидроабразивный износ запорной арматуры и трубопроводов, накопление воды и песка в пониженных участках газопроводов, образование гидратов, накопление воды и механических
примесей на забоях скважин, понижение давления и повышение температуры контакта «газ-абсорбент», повышенный унос абсорбента при использовании поверхностно-активных веществ (ПАВ). На основании проведенного комплексного технико-экономического анализа сформулированы перспективные направления повышения эффективности разработки газовых месторождений, включающие использование ПАВ новой рецептуры и устройств, позволяющих увеличить отбор газа и контролировать величину депрессии на продуктивный пласт.
2. Предложены новые научные и технические решения по добыче газа на поздних стадиях разработки газовых месторождений (составы жидких и твердых пенообразователей, состав для обработки призабойной зоны пласта с целью предотвращения гидратообразования, способ и технология удаления жидкости с забоев скважин, дроссельный клапан повышенной надежности), позволяющие повысить дебит «самозадавливающейся» скважины на 20%.
3.Предложена концепция долговременного и эффективного функционирования газодобывающего предприятия, заключающаяся в комплексном подходе к решению проблемы продления жизненного цикла добывающего предприятия, и предусматривающая освоение малых месторождений в районах с развитой инфраструктурой и позволяющая продлить жизненный цикл газодобывающего предприятия.
Научное положение, выносимое на защиту:
Научно обоснованный комплекс технико-технологических решений, включающий в себя создание специальных технических устройств и разработку рецептуры технологических жидкостей для эксплуатации скважин и промыслового оборудования, позволяющий повысить эффективность добычи и подготовки природного газа из слабосцементированных пород коллекторов сеноманских залежей месторождений севера Западной Сибири, находящихся на поздней стадии эксплуатации.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждена расчетами с использованием фактических данных текущей деятельности ООО "Газпром добыча Надым", использованием большого объема аналитической и статистической информации, анализом научной и методической литературы по исследуемой проблеме и согласованием ряда данных, с имеющимися в литературе.
Практическое значение работы:
Результаты работы нашли свое применение в практике
эксплуатации на газовом месторождении Медвежье,
характеризующемся наличием большого объема остаточного газа -более 300 млрд. м , на Юбилейном и Ямсовейском месторождениях,
вступающих в период падающей добычи, а также на Бованенковском месторождении, находящемся в процессе освоения.
Авторские рекомендации были использованы при разработке проектных документов по разработке месторождений ООО «Газпром добыча Надым», обустройству промыслов: «Реконструкция и техническое перевооружение Медвежьего газового промысла», «Обустройство сеноман-аптских залежей Бованенковского НГКМ», авторского надзора за разработкой месторождений 000 «Газпром добыча Надым».
На основе проведенных исследований: а) разработаны СТО 000 «Газпром добыча Надым» «Применение жидких и твёрдых поверхностно-активных веществ (ПАВ) для интенсификации добычи газа на скважинах Медвежьего НГКМ» и «Технология применения пеногасителей для оптимизации процессов подготовки газа в условиях использования пенообразующих составов»; б) выполнена оценка эффективности научно-технической разработки с управленческим эффектом; в) разработаны технические условия на твёрдые и жидкие ПАВ; получен сертификат на новый состав ПАВ, а также получены 3 патента РФ на изобретения и 1 на полезную модель.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на следующих научно-практических конференциях: «Проблемы и перспективы комплексного использования низконапорного газа в устойчивом развитии социальной сферы газодобывающих регионов», г. Надым 2003 г.; вторая научно-практическая конференция, посвященная 45-тилетию ОАО «СевКавНИПИгаз» «Газовой отрасли - энергию молодых ученых!», 2007 г, г. Ставрополь; 15-я Всероссийская конференция по проблемам газовой промышленности «Новые технологии в газовой промышленности», РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2007 г., г. Москва; третья научно-практическая конференция «Газовой отрасли -энергию молодых ученых!», ОАО «СевКавНИПИгаз», 2008 г., г. Ставрополь; пятая научно-практическая конференция молодых ученых и специалистов ООО «Газпром добыча Надым», 2009 г., г. Надым; шестая научно-практическая конференция молодых ученых и специалистов ООО «Газпром добыча Надым», 2011 г., г. Надым; девятая Всероссийская конференция молодых ученых, специалистов и студентов по проблемам газовой промышленности России, РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2011 г., г. Москва.
Публикации. По теме диссертационной работы опубликованы 11 научных работ, в том числе одна монография, четыре патента. Пять работ опубликованы в журналах, рекомендованных ВАК РФ, рекомендованных для публикации материалов диссертации.
Структура и объем диссертационной работы.
