Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Автоматизированные системы управления и прогрессивные информационные технологии

Диссертационная работа:

Ведерникова Юлия Александровна. Оценивание гидродинамических параметров системы "пласт-скважина-насос" в режиме нормальной эксплуатации : дис. ... канд. техн. наук : 05.13.06 Тюмень, 2006 126 с. РГБ ОД, 61:07-5/306

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ 4

ВВЕДЕНИЕ 5

1. СОВРЕМЕННЫЕ ПОДХОДЫ К ПОСТРОЕНИЮ И
ИСПОЛЬЗОВАНИЮ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ
НЕФТЯНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
12

  1. Типовые задачи исследования скважин и пластов и их назначение 12

  2. Постоянно действующие геолого-технологические модели

нефтяных и газонефтяных МЕСТОРОЖДЕНИЙ 16

1.3 Современные задачи и подходы к информатизации и
интеллектуализации технологии нефтедобычи 20

2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ЛОКАЛЬНЫХ УЧАСТКОВ ПЛАСТОВО-
СКВАЖИННЫХ СИСТЕМ
25

2.1 Гидродинамические уравнения пластовых систем 25

  1. Закон Дарси 25

  2. Формула Дюпюи 26

  3. Уравнения упругого режима 27

2.2 Построение гидродинамической модели скважинной системы
30

  1. Модель, учитывающая различные режимы работы скважины. 30

  2. Модель насоса 38

  3. Объединенная модель скважинной системы 40

  1. Структуризация полей давления при построении моделей в осредненных переменных 42

  2. Построение гидродинамической модели для площадной схемы зонального осреднения 43

  3. Построение гидродинамической модели для лучевой схемы зонального осреднения 46

  4. Описание программного модуля для проведения

вычислительных ЭКСПЕРИМЕНТОВ 48

  1. Результаты вычислительного анализа 50

  2. Выводы по разделу 51

3. ИДЕНТИФИКАЦИЯ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ 53

3.1 Задача идентификации параметров гидродинамической модели
53

3.2 Использование метода наименьших квадратов для
идентификации гидродинамической модели 55

3.3 Алгоритм идентификации быстрой динамики 56

3.3.1 Идентификация модели быстрой динамики по измерениям
забойного давления и дебита скважины
56

  1. Частные случаи идентификации быстрой динамики 59

  2. Идентификация статической модели 59

  3. Идентификагихя модели насоса 62

  4. Режимы испытаний скважинных систем для уточнения статической характеристики 63

  5. Идентификация модели быстрой динамики по измерениям забойного давления 66

3.4 Использование гидродинамической модели для идентификации
межскважинных зон 70

  1. Информативность выборки и надежность ог^енивания параметров модели 70

  2. Использование моделей окаймляющих зон 74

  3. Идентификация при помогци «укороченных» моделей 76

3.5 Анализ результатов исследовательских раьот по
гидропрослушиванию межскважинного пространства на участке
спорышевского месторождения, пластбс|о 78

  1. Анализ исходных данных 79

  2. Идентификация по быстрой динамике 80

  3. Анализ результатов идентификации по медленной динамике ....85

  4. Сравнительный анализ результатов идентификсщии по разработанной методике с результатами традиционных методик 90

3.6 Выводы ПО РАЗДЕЛУ 93

4. ВОПРОСЫ ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ
ПРОЦЕДУРЫ ИДЕНТИФИКАЦИИ
94

  1. Организация информационной инфраструктуры современных нефтедобывающих предприятий 94

  2. Место гидродинамических моделей скважинных систем в

СОСТАВЕ ПДГТМ 96

  1. Формирование информационных выборок для процедуры идентификации 99

  2. Особенности регламента контроля технологических параметров для процедуры идентификации 102

  3. Выводы по разделу 109

ЗАКЛЮЧЕНИЕ Ш

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 112

ПРИЛОЖЕНИЕ А 124

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

АРМ - автоматизированное рабочее место

АСУ ТП - автоматизированная система управления технологическим процессом

ГЖС - газожидкостная смесь

ГИРС - геофизические исследования и работы в скважинах

ГИС - геофизические исследования скважин

ГРП - гидравлический разрыв пласта

ГТМ - геолого-технические мероприятия

ИАЦ - инженерно-аналитический центр

МНК - метод наименьших квадратов

НГДП - нефтегазодобывающее предприятие

НКТ - насосно-компрессорные трубы

ОК - обсадная колонна

ОПЗ - обработка призабойных зон

ПДГТМ - постоянно действующая геолого-технологическая модель

ПЗ - призабойная зона

ППД - поддержание пластового давления

РАЕН - Российская академия естественных наук

РАН - Российская академия наук

РИ - режимные испытания

РИР - ремонтно-изоляционные работы

РНЭ - режим нормальной эксплуатации

СС - скважинная система

ТН - технология нефтедобычи

УВС -углеводородное сырьё

УЭЦН - установка электроцентробежного насоса

ЦДНГ - цех по добыче нефти и газа

ЭЦН - электроцентробежный насос

ERP-ситема - Enterprise Resource Planning System

SCADA-система - Supervisory Control And Data Acquisition System

Введение к работе:

Актушіьпость темы. Современные подходы к разработке и эксплуатации нефтяных месторождений все в большей степени апеллируют к созданию и использованию компьютерных постоянно действующих геолого-технологических моделей (ПДГТМ) [73,89]. Принятый в 2000 г. ЦКР Минэнерго РФ регламент обязывает недропользователей строить ПДГТМ для всех месторолсдений с балансовыми запасами свыше 1 млн. т нефти, а также на разрабатываемых месторождениях сложного строения, независимо от объема балансовых запасов, и на разрабатываемых месторождениях, определяющих основной объем добычи нефтяной компании, независимо от формы собственности [82].

ПДГТМ являются мощным средством для решения задач разработки месторолсдений, призванным [47]:

  1. Отслеживать текущее состояние, прогнозировать динамику выработки остаточных запасов углеводородов, а таклсе добычи нефти и газа.

  2. Определять оптимальную стратегию доразведки и доработки месторождения.

  3. Рассчитывать технологические показатели при существующем состоянии разработки.

  4. Планировать и анализировать эффективность технических мероприятий.

  5. Рассчитывать технологические показатели вариантов разработки с реализацией программы геолого-технических мероприятий, системных взаимодействий по управлению разработкой месторождения (регулирование системы поддержания пластового давления (ППД), форсированный отбор жидкости и др.)

  6. Моделировать широкий спектр технологий воздействий на различные типы коллекторов и залежей (термические воздействия, циклические закачки и др.)

  7. Проводить оценку запасов по пластам и залежи, в том числе, дифференциальный подсчет запасов нефти, газа и конденсата.

6 8. Осуществлять подготовку технико-экономического обоснования и проектов разработки месторождения.

К настоящему времени сложилась положительная эффективная практика по построению ПДГТМ с использованием известных платформ зарубежных фирм, таких как Shluraberger, Landmark, Roxar [89]. Следует заметить, что отечественные разработки (например, «ТРИАС», «ЛАУРА»), представленные в виде отдельных программных модулей в настоящее время пытаются объединить в универсальную технологию, о чем свидетельствует состоявшееся в марте 2005 года заседание Научно-технического совета по проблемам эффективного использования месторождений углеводородного сырья с участием специалистов РАН, РАЕН и ведущих российских разработчиков программных продуктов для предприятий нефтяного и газового комплекса. На заседании было принято решение о создании российского полномасштабного программного комплекса «ТРАСТ», включающего в себя «мониторинг за разработкой месторождений», который бы выдержал конкуренцию с лучшими зарубежными продуктами. Этот проект призван объединить достижения российских специалистов [75].

Однако, как замечено специалистами [72,90], данный класс моделей призван решать стратегические задачи контроля и управления ресурсами. Для задач, связанных с планированием геолого-технических мероприятий (ГТМ) и регулированием режимами выработки локальных участков месторождений данный класс гидродинамических моделей оказывается слишком грубым.

В известных работах Грайфера В.И. и Боксермана А.А. [11,89] замечено, что в условиях рынка эффективность управления разработкой месторождений всё в большей степени связывается с использованием технологий очаговой выработки залежей, что особенно актуально для сложнопостроенных коллекторов и месторождений с остаточными запасами углеводородов.

В этой связи следует перечислить следующие обстоятельства, обеспечивающие эффективное использование технологии регулирования локальных участков.

В первую очередь это создание моделей, детально интерпретирующих процессы в пласте и даже в отдельной скважине.

Следует заметить, что методы описания пластовых систем с помощью крупномасштабных ПДГТМ, призванных решать стратегические задачи разработки, оказываются достаточно грубыми. Необходимость повышения разрешающей способности метода породила много задач и работ [50,103], детально описывающих объединенные модели «пласт-скважина-насос». Потенциал использования таких моделей оказывается гораздо выше при решении конкретных вопросов эксплуатации локальных участков и может служить не только для планирования и оценки качества ГТМ, но и осуществлять диагностику аномальных режимов эксплуатации скважин и скважинного оборудования, связанных с отложением солей и парафинов в НКТ, забивкой приемной сетки насоса, перетоками в затрубное пространство.

Второе обстоятельство, позволяющее повысить эффективность управления локальными участками, связано с мерой определенности модели пласта и необходимостью решать вопросы постоянного сопровождения объединенных моделей, то есть непрерывного обновления геолого-промысловых и технологических данных, что возможно при использовании автоматизированных технологий реального времени.

Однако действующая практика информационного сопровождения моделей основывается на регламенте геофизических и гидродинамических исследований нефтяных месторождений [83,84]. Мероприятия, определенные этим регламентом, как правило, оказываются приуроченными к моментам проведения ГТМ на скважинах, и в любом случае связаны с преднамеренной остановкой скважины и выводом её из эксплуатации.

Ситуация ещё более усугубляется, когда решаются вопросы оценки фильтрационных параметров межскважинных зон, что реализуется методами гидропрослушивания с долговременным выводом уже не одной, а группы скважин из эксплуатации.

Радикальным решением проблем эффективного сопровождения
гидродинамических моделей может стать использование

автоматизированных технологий реального времени, не предполагающих преднамеренной остановки скважин.

Более того, современный уровень автоматизации нефтедобывающих предприятий, обеспечивающий оперативный контроль технологических параметров SCADA-системами, ведение корпоративных баз данных [88,99] уже сегодня позволяет реализовать идею сопровождения много факторных моделей в автоматическом режиме.

В публикациях Закирова С.Н., Мирзаджанзаде А.Х. [39, 57] и других авторов отмечается, что успехи современных технологий нефтедобычи во многом связаны с созданием и применением высокоинформативных методов контроля и управления, которые в кибернетической литературе именуются интеллектными системами [18].

В диссертации сделана попытка описания объединенной модели «пласт-скважина-насос», которая учитывает гидравлическое взаимодействие элементов этой системы в динамическом режиме и разработки теоретических основ оценивания гидродинамических параметров такой системы.

Цель работы. Совершенствование функций информационного обеспечения технологий нефтедобычи на основе построения и сопровождения постоянно-действующих гидродинамических моделей пластово-скважинных систем с погружными электронасосами.

Основные задачи исследований: 1. Анализ методов математического моделирования гидродинамики пластово-скважинных систем и адаптация их к задачам исследования локальных участков.

  1. Разработка методов и алгоритмов идентификации гидродинамических параметров моделей пластово-скважинных систем с УЭЦН в режиме нормальной эксплуатации.

  2. Разработка информационной модели и автоматизированного регламента регистрации первичных данных технологии непрерывного сопровождения модели гидродинамики «пласт-скважина-насос».

Методы решения задач. Для решения поставленных задач использовались методы системного анализа, автоматизированного управления, теории фильтрации, методы математического моделирования и идентификации гидродинамических систем с применением компьютерных технологий.

Научная новизна

Разработаны новые технологии по созданию и автоматизированному сопровождению постоянно действующих гидродинамических моделей скважинных систем с УЭЦН, объединяющих взаимовлияния динамических процессов фильтрации локальных участков коллектора, призабойной зоны пласта, полости скважины и напорные характеристики погружных электронасосов.

Сформулированы и научно обоснованы требования к структуре и регламенту автоматической регистрации первичной технологической информации с устья скважины, обеспечивающих решение задачи непрерывного оценивания емкостных и фильтрационных характеристик скважинных систем с УЭЦН в режиме нормальной эксплуатации.

На защиту выносятся:

Структурно-функциональная схема и связанная с ней объединенная
конечно-мерная модель «локальный участок коллектора-призабойная
зона-скважина с УЭЦН», учитывающая в условиях слабого проявления
газового фактора гидродинамические взаимовлияния разнотемповых
переходных процессов в скважине и пласте.

* Алгоритмы автоматизированного параметрического оценивания
гидродинамических характеристик модели «быстрых» процессов системві
«призабойная зона-скважина-насос» для разных условий обеспеченности
данными первичных измерений с устья скважины.

Алгоритмы и автоматизированная технология непрерывного оценивания
фильтрационно-емкостных параметров межскважинных зон коллектора с
контролем информативности данных измерений в условиях нормальной
эксплуатации скважин участка.

Практическая значимость работы

Разработанные системные положения, расчетные модели и алгоритмы идентификации фильтрационно-емкостных характеристик локальных участков, приуроченных к скважинам с УЭЦН, служат основой создания специализированных программных приложений к модулю по эксплуатации ПДГТМ.

Уровень детальности описания и сопровождения гидродинамических моделей скважинных систем расширяет функциональные возможности оперативного регулирования оборудованием и режимами выработки участков залежи.

Апробация работы

Основные положения работы изложены в 12 публикациях.

Результаты работы докладывались на всероссийской конференции «Большая нефть: реалии, проблемы, перспективы» в г.Альметьевске в 200] г., на научно-технической конференции, посвященной 90-летию со дня рождения В.И. Муравленко «Нефть и газ: проблемы недропользования, добычи и транспортировки» в г. Тюмени в 2002 г., на областной научно-практической конференции «Электроэнергетика и применение передовых современных технология в нефтегазовой промышленности» в г. Тюмени в 2003 г., на международной научно-технической конференции, посвященной 40-летию Тюменского государственного нефтегазового университета (Индустриального института) в г. Тюмени в 2003 г., на XI-ой международной

II научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодвіх ученвіх «Современная техника и технология» в г. Томске в 2005 г., на II международной научно-технической конференции «Новые информациониые технологии в нефтегазовой отрасли и образовании» в г. Тюмени в 2006 г.

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов и заключения. Содержит 126 страниц текста, 26 рисунков, 10 таблиц, 1 приложение. Библиографический список включает 109 наименований.

Подобные работы
Хэ Хуаньван
Регуляторы с комбинированной защитой от насыщения для непрерывных технологических процессов в режимах их эксплуатации, близких к предельным
Асташин Сергей Михайлович
Управление режимами и процессами эксплуатации систем тягового электроснабжения на основе имитационного моделирования
Горбачев Дмитрий Владимирович
Оптимизация параметров системы инструментального обеспечения автоматизированных станочных систем в единичном и мелкосерийном производстве
Рамазанов Фарит Фатихович
Автоматизированная система измерения параметров потоков газов в технологических установках
Пахоменков Юрий Михайлович
Повышение точности преобразования теплофизических параметров в системах управления ядерными энергетическими установками
Данилова Светлана Александровна
Планирование апериодических задач реального времени с неопределенными параметрами в системах автоматизации и управления на основе нечеткой логики
Сергеев Александр Иванович
Автоматизированный синтез технических параметров реконфигурируемых производственных систем
Халифа Амер Абдурахим
Синтез и оптимизация систем управления реактором с распределенными параметрами : на примере реактора производства малеинового ангидрида
Карелин Алексей Евгеньевич
Синтез, исследование и применение рекуррентных алгоритмов оценивания параметров математических моделей объектов в автоматизированных системах управления
Щелоков Михаил Евгеньевич
Разработка системы управления процессом литья с коррекцией технологических параметров на этапах заполнения формы и наложения давления на кристаллизующийся металл

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net