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:

Муштонин Андрей Васильевич. Исследование и разработка метода оптимального синтеза трубопроводных нефтепромысловых сетей при проектировании разработки нефтяного месторождения : Дис. ... канд. техн. наук : 05.13.06 : Москва, 2004 111 c. РГБ ОД, 61:04-5/4015

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Введение 3

Глава 1. Синтез оптимальных ациклических трубопроводных сетей 10

  1. Нахождение кратчайших связывающих сетей 10

  2. Нахождение оптимальных сетей при дополнительных условиях 16

  3. Проектирование трубопроводной сети методом нахождения последовательности лучших решений 23

  1. Декомпозиция общей задачи проектирования сети промысловых трубопроводов 23

  2. Проверка на допустимость найденного графа сети и критерий завершения работы алгоритма 24

  3. Расчет диаметров линейных участков проектируемой сети трубопроводов 25

  4. Обоснование функциональной зависимости для расчета падения давления на линейном участке трубопровода 30

1.4. Выводы по главе 34

Глава 2, Задача проектирования сети сбора и транспорта нефти. 36

  1. Описание объекта 36

  2. Проектирование сети выкидных трубопроводов 38

  3. Проектирование сети нефтесборного коллектора 48

  4. Проектирование напорного участка сети сбора 51

  5. Расчет внутрипромысловой сети сбора и транспорта продукции скважин 51

  6. Выводы по главе 77

Глава 3. Задача проектирования сети системы поддержания пластового
давления 78

3.1.0 писание объекта 78

  1. Проектирование сети водоводов 79

  2. Проектирование сети водонапорного коллектора 80

  3. Выводы по главе 93

Заключение 94

Список литературы 96

Приложение 1. Описание разработанного программного обеспечения 101

Введение к работе:

Диссертация посвящена разработке метода оптимального синтеза трубопроводных промысловых сетей, включая сети систем нефтесбора и поддержания пластового давления. В отличие от известных методов проектирования, предлагаемые модели и алгоритмы позволяют быстро и при минимальной входной информации получать качественные решения, достаточные для прямого расчета затрат на сооружение трубопроводных систем на этапе инвестиционного проектирования развития нефтепромысла.

Актуальность темы диссертации. При проектировании новых или допроектировании действующих нефтяных месторождений выполняются два проекта: проект разработки нефтяного месторождения и на его основе проект обустройства промысла. Как правило, проект разработки выполняется в нескольких вариантах, из которых выбирается наилучший.

Первым составляется проект разработки (доразработки) месторождения [30, 43, 44]. Основное назначение данного проекта -обеспечить заданную добычу нефти за планируемый период при минимальных затратах на тонну извлекаемой нефти и максимальном извлечении нефти из недр за все время эксплуатации месторождения. Проект разработки составляется на основе данных, предоставленных геологами, и данных пробной эксплуатации нескольких скважин в случае нового месторождения, или на основе данных эксплуатации действующего фонда скважин в случае планируемой доразработки месторождения. При этом учитываются следующие основные сведения:

запасы нефти и попутного газа и их физико-химические свойства (вязкость, плотность, наличие и содержание примесей и сопутствующих веществ и др.);

размер нефтеносной площади, ее конфигурация, число и мощность продуктивных горизонтов;

характер залегания нефтяной залежи, наличие тектонических нарушений;

проницаемость и пористость продуктивных коллекторов;

минерализация и коррозионная активность пластовых вод;

имеющаяся сетка скважин при доразработке;

наличие водных ресурсов, шоссейных и железных дорог;

климатические условия в районе данного месторождения.
Вычисленные на основе перечисленных сведений варианты проекта

разработки определяют:

режим работы месторождения (водонапорный, газовый и т.д.);

планируемые коэффициенты нефтеотдачи и запроектированные методы воздействия на пласт в целях их увеличения;

систему размещения скважин всех типов на месторождении и темпы их разбуривания;

изменения пластового давления, дебитов эксплуатационных скважин и обводненности по годам планируемого периода.

В результате технико-экономического анализа просчитанных вариантов выбирается оптимальный вариант. Для реализации выбранного варианта проекта разработки выполняется проект наземного обустройства промысла.

Проект наземного обустройства представляет собой взаимосвязанную совокупность проектов основных и вспомогательных технологических систем, каждая из которых включает в себя промысловые объекты и сооружения и линии коммуникаций, связывающих данные объекты [13, 30, 43].

К основным технологическим системам промысла относятся:

система сбора и транспорта нефти;

система поддержания пластового давления;

система автомобильных дорог;

система энергоснабжения и связи.

Вспомогательные системы обеспечивают нормальное

функционирование основных систем и промысла в целом. К вспомогательным системам относятся системы контроля и автоматизации производственных процессов, водоснабжения и канализации и др. В связи с тем, что основные технологические системы оказывают наибольшее влияние на капиталоемкость, металлоемкость, число объектов и протяженность линий коммуникаций, вспомогательные системы рассчитывают, как правило, после составления проектов основных систем.

Проект наземного обустройства промысла для любого момента времени планируемого периода определяет размещение и мощность объектов и коммуникаций технологических систем, обеспечивающих сбор, транспорт и подготовку нефти и попутного газа на месторождении в соответствии с заданным проектом разработки. Составление проекта обустройства представляет собой сложную проблему, связанную с необходимостью решения большого числа оптимизационных задач размещения объектов и проектирования сетей коммуникаций, для которых характерны такие свойства математических моделей как многоэкстремальность, нелинейность, целочисленность переменных и большая размерность. Проблема осложняется географическими и климатическими особенностями регионов, где осуществляется добыча нефти: вечной мерзлотой, заболоченностью, водными преградами, удаленностью баз стройиндустрии, необходимостью отвода земли из лесного и сельскохозяйственного фонда [13, 19, 22, 43,44].

Начиная с 70-80-х годов предпринимались значительные усилия для разработки автоматизированных систем проектирования наземного обустройства промысла, позволяющих снизить трудоемкость и сократить продолжительность проектных работ [1, 21, 32, 38, 45, 49, 50].

Одновременно разрабатывался метод комплексного проектирования разработки нефтяных месторождений, когда задачи оптимизации параметров разработки и параметров наземного обустройства связаны общими переменными и ограничениями математических моделей [7, 8, 19, 39].

При этом сложились основные принципы оптимизации наземного обустройства нефтепромыслов:

оптимизация размещения промысловых технологических объектов и сетей коммуникаций с целью сокращения объектов строительства, протяженности инженерных сетей, площади застройки и на этой основе уменьшения трудоемкости и стоимости строительства;

использование оборудования большой единичной мощности, укрупнение промысловых объектов, максимальное совмещение площадок под строительство различных объектов;

совмещение трасс линейных сооружений (автодороги, трубопроводы, ЛЭП, линии связи и др.) в коридоры коммуникаций.

Одновременно разрабатывались математические методы решения оптимизационных задач проектирования систем наземного обустройства промысла. Однако, несмотря на серьезные усилия, затраченные в этом направлении, в настоящее время не существует универсальных и, вместе с тем, эффективных методов решения подобных задач для всех систем и на всех этапах проектирования.

Особое место в процессе проектирования разработки нефтяного месторождения занимает проблема оценки экономической эффективности предложенного варианта проекта разработки. Данная проблема решается в экономической части проекта разработки для последующего технико-экономического анализа вариантов и предшествует началу составления детального проекта обустройства промысла. Оценка экономической эффективности варианта проекта разработки является одним из основных

критериев при выборе лучшего варианта из нескольких альтернативных вариантов.

На этапе сравнения вариантов проекта разработки нефтяного месторождения необходимо иметь оценки затрат на сооружение наземных промысловых систем, важнейшими из которых являются трубопроводные сети сбора нефти и поддержания пластового давления. На этом этапе проект обустройства промысла отсутствует, и с точки зрения проектирования систем обустройства этот этап можно рассматривать как этап инвестиционного проектирования.

Традиционно, при выполнении проекта разработки месторождения для оценки затрат на обустройство промысла использовался нормативный метод, где затраты исчислялись с использованием различных нормативов на одну скважину без предшествующего проектирования собственно сетей. Этот метод, удобный в вычислительном плане, всегда давал грубую оценку. В настоящее время ситуация с использованием этого метода стала еще хуже из-за отмены единых государственных нормативов.

Существенно более достоверный результат дает непосредственный расчет затрат на основе предварительно спроектированных сетей коммуникаций. Однако на этапе инвестиционного проектирования использовать для синтеза сетей математический аппарат, разработанный для детального автоматизированного проектирования систем промыслового обустройства нецелесообразно. Эти методы трудоемки и требуют больших объемов, детальности и достоверности входной информации. Такую информацию на этапе сравнительного анализа затрат по вариантам проектов разработки, как правило, получить нельзя.

В связи со сказанным актуальной является задача разработки специальных, эффективных в вычислительном отношении методов синтеза промысловых трубопроводных сетей для использования их на этапе инвестиционного проектирования систем обустройства.

Цель диссертации. Целью настоящей работы является разработка метода синтеза оптимальных трубопроводных сетей наземного обустройства для оценки затрат на строительство систем нефтегазосбора и поддержания пластового давления на этапе создания проектов разработки нефтяных месторождений.

Основные задачи диссертации, выносимые на защиту. Для осуществления цели диссертации оказалось необходимым решить следующие задачи:

  1. Предложить и обосновать метод синтеза трубопроводных промысловых сетей, адекватный поставленной цели работы.

  2. Разработать в рамках предложенного метода комплекс математических моделей и алгоритмов их решения.

  3. Применить разработанные модели и алгоритмы для решения задач оптимального проектирования сетей промыслового нефтесбора и поддержания пластового давления.

  4. Разработать на основании предложенного математического аппарата программное обеспечение.

  5. Показать работоспособность разработанного метода путем применения для решения практических задач оптимального проектирования разветвленных сетей промысловых трубопроводов.

Областью исследований в диссертационной работе являются задачи автоматизированного проектирования разветвленных сетей трубопроводов.

Научная новизна. Разработан новый метод проектирования разветвленных трубопроводных сетей. Принципиальной особенностью разработанного метода является возможность учета ограничений на падение давлений в проектируемых сетях одновременно с нахождением оптимальной топологии данных сетей.

Практическое значение работы. Применение разработанного метода синтеза трубопроводных сетей (моделей, алгоритмов, программ) существенно повышает качество получаемых решений по оценке затрат на, сооружение основных промысловых наземных сетей при проектировании разработки нефтяного месторождения.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на 5-й Всероссийской научно-технической конференции «Актуальные проблемы развития нефтегазового комплекса России (г. Москва, 2003 г.), на научной конференции «Молодежная наука нефтегазовому комплексу» (г. Москва, 2004 г.), на расширенном семинаре в лаборатории многосвязных систем Института проблем управления РАН (г. Москва, 2004 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 3 глав, заключения, списка литературы из 53 наименований. Общий объем работы составляет 111 печатных страниц, в том числе 100 страниц основного текста и 11 страниц приложений. Текст работы содержит 14 рисунков и 20 таблиц.

Подобные работы
Сиротюк Владимир Олегович
Разработка и исследование моделей и методов анализа и синтеза оптимальных структур баз данных иерархического и сетевого типов
Тимошин Илья Константинович
Совершенствование автоматизированной системы управления разработкой газового месторождения за счет оптимизационного моделирования скважин сложного строения на этапе проектирования
Овчинников Алексей Павлович
Разработка и исследование метода и средств контроля параметров двухфазных потоков для автоматизации гидротранспортирования
Алексеев Владимир Александрович
Разработка и исследование методов и средств автоматизированного управления качеством продукции непрерывных производств
Томаков Максим Владимирович
Разработка и исследование методов и средств идентификации и контроля металлической ленты системы загрузки реактора
Сорвирог Сергей Викторович
Исследование методов и разработка средств повышения достоверности описания состояния горного массива с помощью измерительных систем
Белан Геннадий Анатольевич
Исследование и разработка методов проектирования подсистемы сбора и подготовки информации в автоматизированных системах организационного управления
Беляков Андрей Александрович
Исследование и разработка методов и средств обмена технологической информацией между СЧПУ и системами подготовки управляющих программ
Плющенков Роман Александрович
Исследование и разработка методов и средств интеграции информационно-программных систем управления предприятием
Карапетян Айрапет Грачевич
Разработка и исследование метода организации обратной связи для ИПС со статистическим автокодированием слов естественного языка

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