Динамика жидкостных и газовых потоков на промысле

Нефтяной промысел – динамичный объект, параметры которого изменяются во времени

на протяжении всего периода разработки месторождения.

Освоение месторождения начинается с ввода в эксплуатацию малого числа скважин. За-

тем ведется интенсивное разбуривание залежи с выходом на максимальный уровень до-

бычи. После этого начинается снижение добычи, связанное с истощением пласта.

На рис. 2.1 и 2.2 представлена динамика жидкостных и газовых потоков.

Вопросы изменения уровня добычи нефти, жидкости, степени обводненности продук-

ции скважин обычно рассматриваются в технологической схеме разработки месторожде-

ния. Результаты этих проработок являются исходными данными для расчета нефтесборных

сетей, системы ППД, системы утилизации попутного нефтяного газа.

Выделяя первый пусковой комплекс обустройства, проектировщик должен учитывать

изменение параметров, влияющих на технические решения пускового комплекса, в пер-

спективе. Фактически проектировщик должен представить себе модель промысла, ко-

торой он будет соответствовать на разных этапах его развития: в период роста добычи

нефти, при максимальном объеме добычи, и в период падающей добычи.

Объекты обустройства должны подстраиваться под потребность промысла, которая изме-

няется во времени. Представим себе нефтесборную систему на момент максимальной до-

бычи жидкости. Должны ли элементы этой системы соответствовать представленной мо-

дели на начальном этапе разработки месторождения? Ответ на этот вопрос зависит от

- 13 -

многих факторов, например, таких как: продолжительность периода разработки до выхода

на максимальный уровень добычи, скорость коррозии и продолжительность эксплуатации

нефтесборных трубопроводов, и др. Представим себе элемент системы нефтесбора, ко-

торый должен вводиться в строй в числе первоочередных объектов, а его максимальная

загрузка продукцией скважин произойдет через 8 лет.

Рис. 2.2. Динамика газовых потоков

Из практики известно, что завышенный диаметр нефтесборного трубопровода в началь-

ный период разработки месторождения приводит к быстрому выходу его из строя по при-

чине " канавочной" коррозии. Предположим, что расчетный срок работы такого трубопро-

вода составляет 18 мес. Спрашивается, зачем строить трубопровод большого диаметра

с учетом максимальной его загрузки, если до момента ее наступления трубопровод

успеет износиться 3–4 раза. Конечно же, в этом случае придется строить трубопровод, на

малый расход продукции скважин, способный противостоять агрессивному воздей-

ствию 6–8 лет, после чего потребуется его замена трубопроводом большей пропускной

способности.

Замена нефтесборных сетей в процессе эксплуатации обычно требует остановки добы-

вающих скважин, работающих на этот трубопровод. Остановка скважин приводит к

снижению добычи нефти.

Если представить себе древовидную структуру нефтесборной сети, то ее ветви имеют бо-

лее стабильную загрузку и поэтому могут выполняться из стальных трубопроводов, рас-

считанных на диспергированную структуру потока. Ствол дерева трубопроводной сети

0 5 10 15 20 25 30

Время, годы

Объем жидкости, у.е/год.

Добыча нефти

Добыча жидкости

Закачка воды

0 5 10 15 20 25 30

Время, годы

Объем газа, у.е/год.

Добыча газа

Закачка газа

Газ возврата

- 14 -

более подвержен изменениям нагрузки, так как обычно через него проходит продукция

нескольких кустов скважин, ввод в эксплуатацию которых происходит не одновременно, а

в период длительностью от 5 до 10 лет. Если такой участок сети выполнить из стально-

го трубопровода с учетом максимальной загрузки, его придется менять до момента вы-

хода на максимум 2–3 раза. Если этот участок строить с развитием числа ниток под оп-

тимальную загрузку, окажется, что многониточный трубопровод будет значительно до-

роже однониточного. Кроме того, многониточное строительство требует дополнительно-

го отвода земли. Наилучшим представляется вариант строительства стволового участка де-

рева нефтесборной сети с расчетом на максимальный уровень добычи, но из материалов,

стойких к агрессивному воздействию продукции скважин, например, из стеклопластико-

вых труб.

Вопрос надежности нефтесборной сети имеет существенное значение не только для функ-

ционирования промысла, но и для окружающей среды. Если рассмотреть динамику вво-

да нефтесборных сетей за весь период разработки месторождения, обнаружится инте-

ресное свойство, заключающееся в том, что коридоры коммуникаций на подходах к гра-

нице ДНС оказываются перенасыщенными трубопроводами, линиями электропереда-

чи. На седьмой–десятый год разработки практически невозможно проложить новый

трубопровод без нарушения действующих норм и правил. Этому способствует необду-

манная " рационализация" строительства сетей, когда трубопроводы прокладываются

не параллельно, а под некоторым углом друг к другу, когда не учитывается перспектива

развития коридора коммуникаций, не резервируется место для прокладки трубопрово-

дов в будущем. В середине периода разработки месторождения новый трубопровод

приходится прокладывать, пересекая существующий коридор несколько раз, так как

свободное место для него можно найти то слева, то справа от существующих коммуни-

каций.

Нефтесборные трубопроводы на подходе к площадке ДНС должны прокладываться в 1

линию из труб, стойких к коррозионно-эрозионному разрушению на полное развитие

промысла с возможностью подключения к ним новых нефтесборных трубопроводов на

некотором удалении от площадки ДНС (500–1000 м). Это позволит исключить парал-

лельную прокладку труб на подходах к ДНС. Аналогичное решение целесообразно на от-

ветственных участках переходов через водные преграды, а также в водоохранной зоне.

Зачем пересекать водную преграду тремя–пятью линиями нефтесбора, если вместо этого

можно положить один стеклопластиковый трубопровод на максимальную пропускную

способность и при необходимости подключать к нему дополнительные нитки стального

трубопровода на обоих берегах водной преграды.