Введение к работе
Актуальность работы. Достижение намеченных объемов добычи нефти на месторождениях страны предусматривает проведение значительного объема работ по интенсификации добычи и особенно по подземному и капитальному ремонту скважин. Большинство месторождений Западной Сибири и Урало-Поволжья находится на поздней стадии разработки и характеризуется высокой обводненностью добываемой продукции, повышенной депрессией на пласт и т.д. Поэтому стабилизация добычи нефти в стране может быть достигнута благодаря проведению организационных и геолого-технических мероприятий [ГТМ) но повышению эффективности использования эксплуатационного фонда скважин.
Повышение надежности работы эксплуатационного фонда связано, в первую очередь, со :воевременным восстановлением работоспособности скважин и созданием условий для замедления процессов старения при соблюдении технологии эксплуатации фонда скважин, чго эбеспечивает их безотказность и долговечность. Существующая для этих целей система планово-предупредительных ремонтов (ППР) сегодня не позволяет эксплуатировать фонд :кважин до отказа или предотказного состояния. При сложившемся подходе к ППР невозможно максимально использовать потенциальные возможности фонда скважин.
Все регламентные работы по обработке призабойной зоны (0113) и работы, связанные с эсмонтами скважинного оборудования, можно планировать на основании прогноза индивидуального остаточного ресурса, т.е. прогноза, формируемого на основании результатов исследования надежности работы скважинного оборудования. При исследовании эксплуатационной надежности работы скважин и их оборудования основное значение имеет изучение законов старения, оценивающих показатель надежности системы в функции времени и являющихся основой для решения задач повышения эффективности эксплуатации скважин и эценки их остаточного ресурса. В результате такого подхода к техническому обслуживанию и ремонту (ТОР) и ГТМ будут назначаться более точные сроки необходимости проведения тмплексного ремонта, т.е. сроки, по истечении которых вероятность отказа (остановки) ;кважины будет достаточно велика. Это даст возможность повысить надежность использования }>онда скважин, что, естественно, позволит получить экономию материальных и трудовых ресурсов.
Цель работы. Математическое моделирование технического обслуживания и ремонта жважин и эффективности технологии гидравлического разрыва пластов для повышения эффективное использования эксплуатационного фонда.
Основные задачи исследования:
Методика определения оптимальных значений и обоснование требуемого уровня
надежности нефтепромысловых систем.
» Определение величины ресурса скважинного оборудования и обоснование влияния технического обслуживания на надежность нефтепромысловых систем.
Определение оптимальных периодов проведения ТОР по данным эксплуатации скважин и
технико-экономическая оценка его эффективности на основе применения законов
распределения отказов скважин.
Оценка параметров функционирования нефтепромыслового оборудования на основе параметрических моделей.
Решение задачи рационального планирования объемов запасных комплектов оборудования и резервирования их при оптимизации затрат методом Лагранжа.
Распределение ремонтных комплектов насосного оборудования и определение оптимальных сроков их замены методом Беллмана.
Подбор скважин под ГРП методом потенциальных функций.
Моделирование и раннее диагностирование длины полутрещины при ГРП методом последовательного анализа Вальда.
Моделирование и раннее диагностирование эффективности технологии ГРП с учетом геолого-промысловых и технологических параметров.
Методы решения задач. При решении поставленных задач использованы вероятностно-статистические методы, оптимизационные методы математического программирования, теория распознавания образов, а также методы моделирования технического обслуживания сложных систем с широким применением ПЭВМ. Решение задач осуществлялось на базе фактических данных АНК "Башнефть", ОАО "Юганскнефтегаз", ОАО "Пурнефтегаз", ОАО "Славнсфть-Мегионнефтегаз" и СП "МеКаМинефть".
Научная новизна.
-
При моделировании технического обслуживания и ремонта скважин необходимо пользоваться обобщенным показателем надежности (ОГШ), учитывающим показатели технической готовности системы и надежности скважинного оборудования в период восстановления и эксплуатации.
-
Решена задача, позволяющая определить экономические показатели функционирования скважины через основные показатели ее надежности.
-
Определено условие, обеспечивающее минимально допустимый уровень надежности работы скважин, который должен быть достигнут при применении системы ТОР, чтобы ее внедрение вместо существующей ППР (базовой) бьио целесообразно.
-
Оценка остаточного ресурса нефтепромыслового оборудования показала, что до 8-10% ресурса скважинного оборудования не доисполыуется в рассматриваемых нефтяных комяаниях. Учет остаточного ресурса и технологических потерь дает возможность повысить эффективность использования фонда скважин и создать гибкую систему организации и проведения ТОР скважин.
-
Исследование применения двух приближенных методов планирования объемов запасных комплектов показало, что применение ОПН, как критерия оптимальности, является более предпочтительным, чем критерий - минимальная стоимость замен.
-
Установлено, что наиболее оптимальным сроком замены насосного оборудования является период в три года, в течение которого предполагается проведение двух-четырех ТОР, в зависимости от оптимальных периодов проведения повторных ремонтов.
-
Впервые получены математические модели и таблицы диагностических коэффициентов, позволяющие провести раннюю диагностику как процесса трещинообразования (длины полутрещины), так и обводнения скважин и эффективности технологии ГРП.
Достоверность научных результатов. Сформулированные в диссертационной работе положения, выводы и рекомендации обоснованы корректным применением: методов теории вероятностей, математической статистики, математической теории надежности и матпрограммирования, адаптационно-обучающих методов, результатами статистической обработки большого объема фактического промыслового материала но отказам скважинного оборудования, эффективности гидравлического разрыва пластов с применением ПЭВМ и наличием положительного эффекта от промышленного внедрения стандарта предприятия.
Теоретическая и практическая ценность работы.
Предлагаемые в диссертационной работе модели определения индивидуального остаточного ресурса скважинного оборудования позволяют оценивать усталостную долговечность скважин, оборудованных установками ШСН и ЭЦН, используя при этом вероятностно-статистический подход.
Разработанная стратегия технического обслуживания и ремонта фонда скважин позволяет, с одной стороны, осуществлять контроль за их техническим состоянием существующими средствами, с другой стороны, максимально использовать потенциал каждой скважины.
Моделп, предлагаемые а работе, могут служить основой для создания нормативных документов, регламентирующих техническое обслуживание и ремонт скважин и технологии гидравлического разрыва пластов в осложненных условиях.
Результаты исследования использованы в стандарте предприятия "Руководство по диагностированию эффективности применения технологии ГРП", который широко применяется в нефтедобывающих предприятиях Среднего Приобья. Годовой экономический эффект от внедрения СТП-39-5679І20-001-97 составил 610 тыс. рублей.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены: на научно-практической конференции "Комплексное освоение нефтегазовых месторождений юга Западной Сибири" (Тюмень, 1995 г.); на международной научно-технической конференции "Нефть и газ Западной Сибири" (Тюмень, 1996 г.); на международной научной конференции "Проблемы подготовки кадров для строительства и восстановления нефтяных и газовых скважин на месторождениях Западной Сибири" (Тюмень, 1996 г.); на международном симпозиуме "Биниальность и гомология в геологии" (Тюмень, 1996 г.); на Всероссийской научно-практической конференции "Экологические проблемы и пуги решения задач по длительной сохранности недр и окружающей среды на период более 500 лет в зоне ведения геологоразведочных и буровых работ, трубопроводостроения и разработки нефтегазовых месторождений на суше и морских акваториях1* (Тюмень, 1997 г.); на научно-практической конференции "Энергосбережение при освоении и разработке северных месторождений Западно-Сибирского региона" (Тюмень, 1997 г.); на второй Всероссийской конференции молодых ученых, специалистов и студентов по проблемам газовой промышленности России [Москва, 1997 г.); на Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 85-летию В.И. Муравленко (Тюмень, 1997 г.) и на Всероссийской научно-технической конференции "Моделирование технологических процессов бурения, добычи и транспортировки нефти и газа на основе современных информационных технологий" (Тюмень, 1998 г.).
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 35 печатных работ, в том числе две монографии, стандарт предприятия.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, основных выводов и рекомендаций, списка использованной литературы, включающего 107 наименований и приложения. Работа изложена на 284 страницах машинописного текста, содержит 31 рисунок и 74 таблицы.
