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
Геолого-минералогические науки
Технология бурения и освоения скважин

Диссертационная работа:

Березняков Александр Иванович. Научное обоснование и промышленное внедрение комплексного геотехнологического мониторинга систем добычи газа на месторождениях севера Западной Сибири : диссертация ... доктора технических наук : 25.00.17. - Надым, 2005. - 298 с. : ил. РГБ ОД,

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 5

1 НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ ПРОВЕДЕНИЯ КОМПЛЕКСНОГО ГЕОТЕХНО
ЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА СИСТЕМ ДОБЫЧИ ГАЗА 13

  1. Современное состояние проблемы использования мониторинга в различных отраслях знаний и видах деятельности 18

  2. Комплексный мониторинг сложных систем: проблемы современного

этапа 26

1.3 Терминология и основные понятия, используемые в исследовании 30

  1. Элементы системы. Свойства и параметры элементов 31

  2. Состояние системы, вектор состояния, пространство состояний 33

  3. Критическое состояние системы 34 Выводы 35

2 ФОРМИРОВАНИЕ МЕТОДОЛОГИИ КОМПЛЕКСНОГО ГЕОТЕХНО
ЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА СИСТЕМ ДОБЫЧИ ГАЗА 37

  1. Концептуальные требования к методологии проведения комплексного мониторинга. Цель комплексного мониторинга 37

  2. Методика комплексировация блоков локального мониторинга: теоретические основы и элементы практического опробования 39

  3. Основные особенности и возможности методики комплексирования

блоков локального мониторинга 65

2.4 Мониторинг как технология организации наблюдений, обработки, ин
терпретации и хранения данных
68

  1. Структурная схема комплексного мониторинга 68

  2. Особенности технологии организации наблюдений, обработки, интерпретации и хранения данных 75

  3. Результаты и эффективность мониторинга, проведенного на основе структурной схемы проведения комплексного мониторинга 76

Выводы 77

3 СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ГАЗОГИДРОДИ
НАМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ СКВАЖИН 79

  1. Мониторинг геологической среды, технологического процесса добычи и технического состояния скважин 79

  2. Общие черты геологического строения сеноманских залежей газовых месторождений Надым-Пур-Тазовского региона Западной Сибири 81

  3. Задачи и основные методы газогидродинамических исследований скважин 91

  4. Анализ эффективности использования метода установившихся отборов

в условиях газовых месторождений севера Западной Сибири 95

3.5 Совершенствование средств и методов проведения газогидродинамиче
ских исследований скважин
100

  1. Разработка новых технических средств проведения газогидродинамических исследований скваэюин 103

  2. Особенности исследований скваэюин на стационарных режимах фильтрации с использованием средств автоматизации 113

  3. Исследование скважин по кривой восстановления давления с применением новых технических средств 114

  4. Применение новых технических средств при гидропрослушивании скваэюин 123

  5. Исследование скважин с использованием функции влияния 127 Выводы 134

4 ОСОБЕННОСТИ МОНИТОРИНГА ПРОЦЕССА ДОБЫЧИ ГАЗА В
УСЛОВИЯХ ВОДОПЕСКОПРОЯВЛЕНИЯ 137

  1. Технологические проблемы процесса добычи газа в условиях водопеско-проявления 137

  2. Разработка комплекса методов и средств диагностики взвесей в продукции газовых скваэюин 143

  1. Определение сепарационных характеристик коллектора "Надым-1" 143

  2. Промысловая диагностика количества, химического состава и генезиса

воды в добываемом газе 150

4.2.3 Определение генезиса механических примесей, содержащихся в потоке

газа 162

4.3 Исследование качества освоения скваэюин по генезису выносимых меха
нических примесей
111

Выводы 111

5 МОНИТОРИНГ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ОБЪЕКТОВ ДОБЫЧИ ГАЗА С
МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛЫМИ ПОРОДАМИ. МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНО
ВЫ И РЕАЛИЗАЦИЯ НА МЕСТОРОЖДЕНИЯХ СЕВЕРА ЗАПАДНОЙ
СИБИРИ 179

  1. Инженерно-геологическая характеристика месторождений, эксплуатируемых ООО "Надымгазпром" 179

  2. Концепция инженерно-геокриологического мониторинга объектов газовой промышленности (мониторинга геотехнических систем) 181

  3. Особенности мониторинга для разных фаз жизненного цикла геотехнических систем 186

  4. Организация инженерно-геокриологического мониторинга промысловых сооружений Медвежьего газоконденсатного месторождения 189

  5. Состояние оснований и фундаментов различных типов газопромысловых сооружений Медвежьего газоконденсатного месторождения по результатам инженерно-геокриологического мониторинга 1986-2004 г.г. 191

  6. Примеры управления надежностью инженерных сооружений на основе результатов геотехнического мониторинга 204

Выводы 221

6 ОБОСНОВАНИЕ И ПРОМЫСЛОВОЕ ПОДТВЕРЖДЕНИЕ УСЛОВИЙ

БЕЗОПАСНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ СКВАЖИН НА БОВАНЕНКОВ-
СКОМ НЕФТЕГАЗОКОНДЕНСАТНОМ МЕСТОРОЖДЕНИИ 223

6.1 Генерация углеводородов в верхней части толщи многолетнемерзлых

пород 224

  1. Исследования природы газопроявлений на Ямбургском газоконденсат-ном месторождении 224

  2. Исследования природы газопроявлений на Бованенковском нефтегазо-конденсатном месторождении 23 8

  1. Экспериментальная проверка возможности гидроразрыва многолетне-мерзлых пород в шурфах-скважинах 248

  2. Исследование геокриологических условий и их типизация для кустовых площадок Бованенковского нефтегазоконденсатного месторождения 249

6.3.1 Типизация геокриологических условий кустовых площадок скважин Бо
ваненковского нефтегазоконденсатного месторождения по степени
сложности строительства и эксплуатации 251

6.4 Выбор теплоизоляции скважины, эксплуатирующейся в сложных гео
криологических условиях Ямала
260

6.4.1 Промыслово-экспериментальные работы по оценке эффективности теп
лоизоляции скважин на Бованенковском нефтегазоконденсатном место
рождении 262

Выводы 272

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ 275

ЛИТЕРАТУРА 279

Введение к работе:

Диссертационная работа посвящена проблеме повышения эффективности использования геологической и технологической информации, получаемой при проведении исследований газодобывающих комплексов севера Западной Сибири.

Актуальность темы

Современный этап развития газовой отрасли России характеризуется существенным усложнением обеспечения экспортных обязательств в связи со вступлением уникальных нефтегазоконденсатных месторождений севера Западной Сибири в завершающую стадию эксплуатации. В ближайшие 20-30 лет необходимый прирост добычи газа будет осуществлен за счет вовлечения в разработку Ямальской группы месторождений, освоение которых находится сейчас в начальном периоде. Следовательно, на протяжении 6-8 лет до введения в разработку Бованенковского нефтегазоконден-сатного месторождения поддержание необходимых объемов добычи возможно только при повышении эффективности эксплуатации разрабатываемых месторождений Надым-Пур-Тазовского региона. Исследования, проводимые автором в течение длительного времени на месторождениях севера Западной Сибири, затронули различные аспекты эксплуатации газодобывающего комплекса на всех этапах жизненного цикла. Разработанные на их основе методики и средства проведения исследований, а также результаты промысловых экспериментов применимы при некоторой их адаптации на месторождениях углеводородов, обладающих сходными характеристиками, для прогнозирования развития негативных ситуаций, своевременного принятия научно обоснованных управленческих решений по их предотвращению и повышению устойчивости систем добычи газа.

Рациональная эксплуатация месторождений углеводородов на современном уровне научно-технического развития, как отмечено в трудах А.И. Гриценко, Г.А. Зотова, В.В. Ремизова, возможна исключительно в ус-

ловиях получения, анализа и обобщения информации о состоянии природ-но-технических комплексов на всех этапах их эксплуатации. Эффективный мониторинг параметров технологических процессов добычи газа является основой получения информации о состоянии исследуемых систем. При этом на современном этапе не разработан подход, который позволяет на единой методической основе проводить мониторинг параметров природной, технологической и технической среды, использовать всю совокупность полученных при наблюдении данных для анализа состояния системы в целом.

Таким образом, формирование методологических основ проведения комплексного мониторинга газодобывающих систем на различных этапах жизненного цикла по технологическому, техническому, горногеологическому, природно-экологическому аспектам для дальнейшего исследования и проведения целостного анализа внутрисистемных связей и взаимодействиях окружающей средой является актуальной научной проблемой.

Цель исследования

Обосновать и разработать методологию комплексного геотехнологического мониторинга как инструмента исследования, контроля и прогнозирования состояния системы добычи газа применительно к месторождениям севера Западной Сибири, организовать ее применение в практической деятельности газодобывающих предприятий и разработать методы и средства проведения мониторинга.

Задачи исследований:

1. Определить понятия: "мониторинг" и "комплексный мониторинг"; сформулировать цель комплексного геотехнологического мониторинга; сформировать понятийный аппарат исследования как основу методологии.

  1. Разработать концептуальные требования к проведению комплексного геотехнологического мониторинга, методику комплексирования блоков локального мониторинга систем добычи газа и сформировать технологию наблюдений, обработки, интерпретации и хранения информации.

  2. Усовершенствовать методы проведения мониторинга подсистемы добычи газа с использованием новых средств газогидродинамических исследований скважин.

  3. В рамках мониторинга системы добычи газа разработать комплекс методов и средств определения наличия и генезиса жидкости и механических примесей в потоке газа.

  4. Разработать и реализовать в практической деятельности газодобывающего предприятия технологию проведения мониторинга состояния объектов добычи газа в криолитозоне.

  5. Обосновать и экспериментально подтвердить условия безопасной эксплуатации скважин на Бованенковском нефтегазоконденсатном месторождении.

Методическая основа исследований

Многолетний опыт эксплуатации месторождений углеводородов севера Западной Сибири выявил многочисленные проблемы, связанные с уникальностью месторождений по размерам и запасам, экстремальными горно-геологическими и природно-климатическими условиями. Исследования этих проблем базируются на фундаментальных трудах выдающихся советских и российских ученых, создавших теоретические основы нефтегазовой гидромеханики и разработки нефтяных и газовых месторождений Л.С. Лейбензона, Б.Б. Лапука, И.А. Парного, В.Н. Щелкачева, Е.М. Минского, Ф.А. Требина, И.Н. Стрижова, А.П. Крылова,А.Х. Мирзаджанзаде, М.Т. Абасова, Ю.П. Коротаева и др.

Исследования по разработке месторождений углеводородов на современном этапе освещены в трудах О.Ф. Андреева, И.М. Аметова,

8 З.С. Алиева, Г.И. Баренблатта, К.С. Басниева, С.Н. Бузинова, А.Т. Горбунова, А.И. Гриценко, М.А. Гусейн-заде, В.М. Ентова, О.М. Ермилова, Ю.П. Желтова, С.Н. Закирова, Г.А. Зотова, Р.Д. Каневской, А.К. Курбанова, В.М. Максимова, Р.И. Медведского, Е.М. Нанивского, Н.Н. Непримерова, В.Н. Николаевского, В.Ф. Перепеличенко, А.И. Пономарева, Г.Б. Пыхаче-ва, Г.В.Рассохина, В.В. Ремизова, М.Л. Сургучева, P.M. Тер-Саркисова, А.П. Телкова, М.М. Хасанова, А.Л. Хейна, О.Ф. Худякова, Э.Б. Чекалюка, В.А. Черных, М.И. Швидлера, П.Т. Шмыгли и др.

Значительный вклад в проектирование и анализ разработки месторождений углеводородов севера Западной Сибири внесли ученые газодобывающей отрасли Э.Б. Бухгалтер, Б.В. Дегтярев, В.А. Истомин, А.Н. Лапердин, СМ. Лютомский, В.Н. Маслов, Ю.Г. Тер-Саакян, Ю.Ф. Юшков и др.

В последние годы интенсивно развивается системный подход к поиску решения проблем геологии и разработки нефтяных и газовых залежей. Это направление представлено исследованиями А.Н. Дмитриевского, Ю.Н. Васильева, Л.Ф. Дементьева, А.Н. Кирсанова и др.

Труды перечисленных ученых являются методической базой данной работы.

Объекты исследования

Газовые, газоконденсатные и нефтегазоконденсатные месторождения севера Западной Сибири; технологические процессы газодобывающих комплексов региона; технические устройства, обеспечивающие процессы добычи и подготовки газа к дальнему транспорту (эксплуатационные скважины газовых месторождений региона, промысловые сооружения); взаимодействия между техническими устройствами, объектами газодобывающих комплексов и природно-геологическои средой, возникающие на различных этапах жизненного цикла систем добычи газа.

9 Научная новизна работы

Автором впервые разработан единый методический подход к проведению комплексного геотехнологического мониторинга и составляющих его локальных блоков применительно к системам добычи газа. В развитие теоретических основ разработки месторождений создана универсальная, адаптируемая как по объектам исследований, так и по этапам жизненного цикла, методология комплексного геотехнологического мониторинга сложных систем добычи газа для углеводородов севера Западной Сибири.

Впервые разработаны и запатентованы новые средства контроля характеристик газового потока, позволяющие с высокой дискретностью регистрировать давление, температуру и дебит и вести обработку результатов газогидродинамических исследований скважин в режиме реального времени. Разработан и защищен патентом метод газогидродинамических исследований, сочетающий исследования на стационарных и нестационарных режимах фильтрации с использованием новых средств контроля характеристик газового потока и метода "функции влияния", предложенного С.Н. Бузиновым.

На основе учета природных факторов, характеризующих месторождения Надым-Пур-Тазовского междуречья и полуострова Ямал, а также результатов промысловых экспериментов обоснованы условия безопасной эксплуатации скважин на Бованенковском нефтегазоконденсатном месторождении.

На защиту выносятся

  1. Методологические основы проведения комплексного геотехнологического мониторинга системы добычи газа месторождений углеводородов севера Западной Сибири.

  2. Разработанная система комплексного геотехнологического мониторинга, позволяющая эффективно эксплуатировать газовые месторождения севера Западной Сибири на всех этапах жизненного цикла,

10 принимать управляющие решения в режиме реального времени и использовать накопленный опыт в новых районах освоения месторождений углеводородов.

  1. Разработанные новые средства контроля характеристик газового потока, позволяющие с высокой дискретностью регистрировать давление, температуру и дебит, а также вести обработку результатов газогидродинамических исследований скважин в режиме реального времени.

  2. Разработанный метод газогидродинамических исследований скважин сочетающий методы, основанные на стационарном и нестационарном режимах фильтрации газов.

Личный вклад автора состоит в постановке проблемы, разработке методологии исследования, организации и научном руководстве промысловыми экспериментами, проведении газогидродинамических исследований и обобщении их результатов. Разработка методологии комплексного мониторинга газодобывающего комплекса выполнена непосредственно автором. Идеи автора реализованы в ряде патентов на изобретения.

Практическая значимость работы и реализация результатов в промышленности

  1. Применяемый в практической деятельности комплексный геотехнологический мониторинг позволяет переносить положительный опыт эксплуатации газоконденсатного месторождения Медвежье и нефте-газоконденсатных месторождений Ямбургское, Юбилейное и Ямсо-вейское на освоение новых месторождений полуострова Ямал.

  2. Внедрена в производственную практику энергосберегающая технология газогидродинамических исследований скважин, основанная на разработанных под руководством автора и запатентованных новых технических средствах и методиках; проведено 400 исследований на газовых скважинах; экономический эффект составляет около 14 млн. руб. в год.

  1. Внедрены научно обоснованные технические решения на стадии проектирования и обустройства Ямсовейского и Юбилейного нефте-газоконденсатных месторождений с общим экономическим эффектом около 70 млн руб.

  2. Разработанная новая технология термовращательного погружения свай дает при внедрении экономический эффект около 9 тыс. руб. на одну сваю.

  3. Научно обоснованные технические решения, разработанные на основе результатов мониторинга производственных объектов месторождения Медвежье, реализованы на всех месторождениях, эксплуатируемых ООО "Надымгазпром" и учтены при проектировании обустройства Бованенковского нефтегазоконденсатного месторождения.

Апробация работы

Международном конгрессе "Новые высокие технологии для нефтегазовой промышленности и энергетики будущего" (г. Москва, 1997 г.); Всесоюзной научно-практической конференции "Повышение эффективности разработки и эксплуатации газоконденсатных месторождений" (г. Ухта, 1998 г.); на заседании секции "Транспорт и подземное хранение газа" Научно-технического совета ОАО "Газпром" (г. Москва, 1998 г.); на заседании секции "Энергосбережение и экология" Научно-технического совета ОАО "Газпром" (г. Саратов, 1998 г.); IV горно-геологическом форуме "Природные ресурсы стран СНГ" (г. Санкт-Петербург, 1998 г.); Второй конференции геокриологов России, МГУ им. М.В. Ломоносова (г. Москва, 2001 г.); Международной конференции "Фундаментальные проблемы разработки нефтегазовых месторождений, добычи и разработки углеводородного сырья" (г. Москва, 2004 г.); научно-технической конференции "Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России" (г. Москва, 2005 г.).

12 Публикации

Основные результаты исследований изложены в 69 научных работах, включая 2 монографии и 8 научных обзоров. По результатам представленных в работе исследований получено 23 патента РФ на изобретения. 10 работ опубликовано единолично, 15 работ опубликовано в изданиях, выпускаемых в РФ и включенных в Перечень ВАК. Наиболее существенные из опубликованных работ приведены в автореферате.

Структура работы

Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, выводов и списка литературы. Работа изложена на 298 страницах машинописного текста, включает 62 рисунка и 24 таблицы.

Подобные работы
Лапердин Алексей Николаевич
Совершенствование разработки газовых месторождений севера Западной Сибири на основе системного анализа геолого-промысловой информации
Маслов Владимир Николаевич
Методология и технология управления разработкой крупных газовых месторождений севера Западной Сибири
Тарасов Михаил Юрьевич
Разработка и обоснование основных принципов промысловой подготовки высоковязких нефтей на месторождениях Западной Сибири
Теслюк Евгений Васильевич
Термогидродинамические основы проектирования разработки нефтяных месторождений при неизотермических условиях фильтрации, обоснование и внедрение энерго- и ресурсосберегающих технологий
Фролов Андрей Андреевич
Научное обоснование, разработка и внедрение современных технологий разобщения пластов сложнопостроенных газовых месторождений
Краснов Сергей Алексеевич
Управление и оптимизация режимов бурения в системе удаленного мониторинга по значениям текущей рейсовой скорости и амплитуде продольных колебаний : на примере месторождений Тимано-Печорской провинции
Сутормин Сергей Евгеньевич
Мониторинг эффективности разработки нефтяных месторождений на основе информационно-аналитической системы контроля :На примере месторождений Ханты-Мансийского автономного округа - Югра
Игревский Леонид Витальевич
Повышение эффективности эксплуатации погружных насосно-эжекторных систем для добычи нефти
Корепанов Сергей Евгеньевич
Повышение эффективности добычи нефти совершенствованием структуры управления производственно-транспортной системы
Квон Валерий Герасимович
Термодинамическое моделирование фазовых равновесий углеводородных систем с водой и газовыми гидратами для повышения эффективности технологий в добыче газа

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