Повышение эффективности разработки месторождение углеводородов за счет применения инноваций

Consideration is given to the principles of the formation of geological and technical measures control system for the development of hydrocarbon fields; main criteria of well stock reliability, as well as the mechanism and stages of innovation for geological and technical measures and reconstruction of hydrocarbon production objects.

The basic principles of the formation of the innovation development program aimed at the development of fields and the reconstruction of hydrocarbon production objects are outlined.

Possible measures for maintaining the workable well stock condition and improving the efficiency of hydrocarbon production objects are considered.

Key words: hydrocarbon, production object, gas fields, well, geological and technical measures, reconstruction, innovations, control system, program.

Месторождение углеводородов (УВ) рассчитано на длительный, протяженностью несколько десятков лет, срок эксплуатации. За столь длительное время эксплуатации месторождения происходят существенные изменения в геолого-промысловых параметрах самого месторождения и геолого-технических характеристиках каждой скважины. Статья посвящена применению в рамках геолого-технических мероприятий (ГТМ) инновационных подходов для обеспечения проектного уровня добычи УВ, направленных на повышение эффективности разработки месторождений и производительности скважин при их эксплуатации.

Рассмотрены принципы формирования системы управления ГТМ при разработке месторождений УВ, основные критерии надежности фонда скважин, а также механизм и этапы реализации инноваций при проведении ГТМ и реконструкции объектов добычи УВ.

Изложены основные принципы формирования программы освоения инноваций, направленных на разработку месторождений и реконструкцию объектов добычи УВ.

Рассмотрены возможные мероприятия для поддержания скважинного фонда в работоспособном состоянии и повышения эффективности работы объектов добычи УВ.

Ключевые слова: углеводород, объект добычи, газовые месторождения, скважина, геолого-технические мероприятия, реконструкция, инновации, система управления, программа.

1. Постановка проблемы

Одним из основных направлений стратегии развития газовой промышленности является повышение степени извлечения газа и газового конденсата из недр, а также поддержание и восстановление эксплуатационного фонда скважин для обеспечения добычи углеводородов (УВ) на проектном уровне.

Проект разработки месторождений должен быть направлен на обеспечение надежности эксплуатируемого объекта и повышение эффективности освоения месторождений УВ. В условиях стареющих основных фондов, падающей добычи, длительно эксплуатируемых месторождений основой обеспечения надежности фонда скважин на действующих месторождениях являются геолого-технические мероприятия (ГТМ), которые представляют собой неотъемлемую часть системы управления разработкой месторождений. При этом, чтобы обеспечить наибольшую эффективность работ в основе их проведения должны лежать результаты оперативной диагностики скважин, технического диагностирования и мониторинга результатов ранее проведенных работ, для чего необходимо разработка принципы формирования системы управления ГТМ при разработке месторождений УВ, определения основных критерий надежности фонда скважин, а также механизм и этапы формирования и реализации инноваций при проведении ГТМ и реконструкции объектов добычи. Для разработки мероприятий для поддержания скважинного фонда в работоспособном состоянии и повышения эффективности работы объектов добычи УВ, необходимо изучение влияние различных факторов на данный процесс.

Анализ последних исследований и публикаций.

Многие газовые месторождения находятся на завершающей стадии разработки, которая характеризуется истощением продуктивных пластов, падением пластовых давлений и обводнением скважин. Это приводит к возникновению различных осложнений: разрушение призабойной зоны пласта (ПЗП), обводнение пласта, образование глинистопесчаных пробок (ГНИ), самозадавливание скважин и т.д., приводящих к снижению уровня добычи газа [1-3].

Повышение качества разработки месторождений и эксплуатации скважин требует применения инновационных подходов для обеспечения проектного уровня добычи газа, в том числе в рамках ГТМ. Каждое месторождение рассчитано на длительный, протяженностью несколько десятков лет, срок эксплуатации. За столь длительное время эксплуатации месторождения происходят существенные изменения в геолого-промысловых параметрах самого месторождения и геолого-технических характеристиках каждой скважины.

Надежность фонда скважин характеризуется таким его состоянием, когда обеспечивается эффективная эксплуатация месторождения в соответствии с проектными показателями разработки и уровнем экономической эффективности, а также обеспечивается выполнение действующих норм и требований, предъявляемых к техническому состоянию, экологической и промышленной безопасности скважин.

Выделение нерешенных ранее частей общей проблемы:

- разработка принципы формирования системы управления ГТМ при разработке месторождений УВ, определения основных критерий надежности фонда скважин;

- определения механизм и этапы формирования и реализации инноваций при проведении ГТМ и реконструкции объектов добычи;

- изучение влияние различных факторов на реализации инноваций при проведении ГТМ и реконструкции объектов добычи УВ;

- создания Системы и подсистем управления ГТМ.

Цель статьи.

Повышения эффективности разработки месторождение углеводородов с использованием инновационных подходов на базе системы управления ГТМ.

Изложение основного материала.

ГТМ является комплекс мер геологического, технологического, технического и экономического характера, направленный на реализацию проектных решений с целью обеспечения максимальной (оптимальной) добычи углеводородов и получения дополнительной прибыли недропользователем [1, 4].

Основными целями проведения ГТМ являются:

- реализация проектных решений и корректив по разработке месторождений;

- обеспечение соответствия качества функционирования и количественных характеристик фонда скважин требованиям проекта разработки месторождений;

- рациональное и более полное извлечение углеводородного сырья на разрабатываемых месторождениях.

При этом решаются следующие задачи:

- предупреждение аварийного выхода из строя скважин и скважинного оборудования, снижение количества аварий и отказов;

- своевременное восстановление неисправных и неработоспособных скважин, внутрискважинного и устьевого оборудования;

- поддержание и повышение уровня добычи из отремонтированных скважин за счет грамотного выбора объектов, совершенствования технологий и повышения результативности работ.

ГТМ охватывают целый комплекс взаимосвязанных (вспомогательных и основных) организационных и технических процессов, реализуемых до и после проведения работ на скважинах /1, 3/.

В комплекс ГТМ на фонде скважин входят следующие виды работ:

- текущий ремонт скважин (включая подземный ремонт);

- капитальный ремонт скважин;

- реконструкция и техническое перевооружение скважин;

- интенсификация притока флюидов;

- консервация и расконсервация скважин;

- ликвидация скважин;

- выполнение комплексных мер по подготовке фонда скважин к эксплуатации в осенне-зимний период.

При создании системы управления ГТМ необходимо помнить, что главная цель данной системы - это повышение эффективности производства и качества работ на основе постоянного совершенствования. Система преследует такие цели как: улучшение использования основных фондов; повышение технического и технологического уровня и качества работ; обеспечение запланированного технического уровня и качества; рациональное использование ресурсов.

В состав системы управления ГТМ при разработке месторождений УВ входят несколько подсистем, реализующих общие функции управления: планирование, организация, контроль и учет (рис.1).

Основными, должны являться подсистемы управления: производством; экономикой; ресурсами; рисками и инновациями [5-7].

Выбор объекта для проведения ГТМ является многокритериальной задачей. Факторы, влияющие на этот выбор, учитывают технико-технологические условия эксплуатации скважины, экономические последствия проведения ремонтных работ, требования проекта разработки и безопасности эксплуатации месторождения и ведения ремонтных работ, а также факторы, связанные с возникновением чрезвычайных ситуаций, не поддающихся объективному контролю. Уровень технического состояния и прогноз безопасности эксплуатации скважины в большой степени определяется работами по ремонту, которые, в свою очередь, основаны на анализе результатов диагностики. Важным на перспективу будет задача их оптимизации, что позволит повысить экономичность технического обслуживания, не снижая уровень безопасности эксплуатации

Рисунок 1 Система управления ГТМ при разработке месторождений УВ

Повышения производительности скважин, которые характеризуются различным уровнем затрат, различным технологическим эффектом в виде дополнительного прироста добычи газа и газового конденсата, требуется индивидуальный подход к оценке экономической эффективности использования того или иного метода с учетом геологических, технологических и экономических факторов. Реализация инновационных подходов в проектах всегда сопровождается определенными рисками, это обусловлено особенностями скважин как сложного инженерного сооружения. В связи чем, при планировании фактор риска должен быть учтен и спрогнозирован [4, 8-10].

В качестве основных критериев надежности фонда скважин можно выделить следующие:

- обеспечивается эффективная эксплуатация месторождения в соответствии с проектными показателями разработки и уровнем экономической эффективности;

- обеспечивается выполнение действующих норм и требований, предъявляемых к функциональному назначению, техническому состоянию, экологической и промышленной безопасности скважин.

Важным вопросом, определяющим требования к ГТМ, является надежность функционирования скважин и скважинного оборудования.

Во многом эффективность ГТМ зависит от ее инновационных составляющих. Освоение инноваций при проектировании не является самоцелью, а должно быть технологически обосновано и экономически выгодно. Без инновационных подходов получения максимального эффекта от реализации ГТМ при разработке месторождений практически невозможно. Это связано с тем, что мероприятия само по себе, это есть новые методы для решения возникающих проблем при разработке месторождений.

Вклад инновационного фактора при разработке месторождений измеряется показателями инновационных составляющих, отражающих долю инновационной добычи и инновационной прибыли в их общем объеме по газодобывающему предприятию в целом.

При этом основным показателем эффективности применения инноваций при реализации проекта разработки месторождений является достижение максимального результата (прироста рентабельных в данных экономических условиях запасов и добычи углеводородного сырья) при сохранении необходимого соотношения между приростом и отбором углеводородов с возможными ограничениями по основным видам ресурсов: финансовым, материальным, трудовым, энергетическим и т.д.

При освоении инноваций необходимо четко определить, какие технологические решения будут использованы на объектах добычи УВ и их взаимодействия с уже традиционно применяемыми технологиями и оборудованием.

Этапы реализации инноваций приведены на рисунке 2.

Рисунок 2 Этапы реализации инноваций

Выбор объекта для проведения ГТМ является многокритериальной задачей. Факторы, влияющие на этот выбор, учитывают технико-технологические условия эксплуатации скважин, экономические последствия проведения ремонтных работ, требования проекта разработки и безопасности эксплуатации месторождений УВ и ведения ремонтных работ, а также факторы, связанные с возникновением чрезвычайных ситуаций, не поддающихся объективному контролю. Уровень технического состояния и прогноз безопасности эксплуатации скважин в большей степени определяется видами работ по ремонту которые, в свою очередь, основаны на анализе результатов диагностики. Важным на перспективу будет задача их оптимизации, что позволит повысить экономичность технического обслуживания, не снижая уровень безопасности эксплуатации.

Повышение производительности скважин, которое характеризуется различным уровнем затрат, различным технологическим эффектом в виде дополнительного прироста добычи газа и газового конденсата, требует индивидуальный подход к оценке экономической эффективности использованию того или иного метода с учетом геологических, технологических и экономических факторов. Реализация инновационных подходов в проектах всегда сопровождается определенными рисками, это обусловлено особенностями скважин как сложного инженерного сооружения. В связи чем, при планировании ГТМ фактор риска должен быть учтен и спрогнозирован.

Расчет риска осуществляется, как правило, на стадии проектирования с использованием методологии вероятностного анализа безопасности. Расчетные методы позволяют оценить риск применительно к конкретному технологическому процессу.

При формировании планов (программ) освоения инноваций возможно включить следующие разделы (рис.3):

- опытно-экспериментальное внедрение (предложения по ранее выполненным научным исследованиям, не прошедшим опытную апробацию на практике, в т.ч. по которым разработаны методические рекомендации для опытно-промысловых испытаний);

- внедрение новых технологий, техники, конструкций и материалов (предложения по внедрению новых технологий, техники, конструкций, материалов и других инновационных решений, разработанных на основе действующих нормативных и методических документов).

С термином «инновация» тесно связаны такие понятия как результаты интеллектуальной деятельности, которым предоставляется правовая охрана (изобретения, полезные модели и т.д.).

Проекты в свою очередь можно условно подразделить на два вида (рис. 4):

- проекты, содержащие инновационные решения, созданные автором в процессе разработки проектов;

- проекты, включающие ранее созданные инновационные решения, права на которые принадлежат третьим лицам.

Рисунок 3 Формирование планов (программ) освоения инноваций

В этом случае необходимо уделить особое внимание соблюдению правовых норм, с целью недопущения нарушения исключительных прав на вышеперечисленные решения последующему урегулирование взаимоотношений с владельцами патентов.

Рисунок 4 Применение инноваций в проектных решениях (ГТМ)

Освоение инноваций должно осуществляться в соответствии с планом (программой), который содержит конкретные этапы:

- разработка в составе проектно-сметной документации;

- применение при выполнении работ по строительству, реконструкции и ремонту скважин;

- сравнительное наблюдение за объектом, проектирование и строительство которого осуществлено с применением инновационных решений, и смежными с ним объектами, выполненными по традиционным технологиям.

Освоение инновационных решений при реконструкции объектов добычи углеводородного сырья возможно в двух направлениях:

- опытно-экспериментальное внедрение (апробация инновационной продукции в производственных условиях);

- внедрение новых технологий, техники, конструкций и материалов (одобренных, но ранее не применявшихся на данных объектах).

Освоение инноваций должно осуществляться в соответствии с программой, включающей этапы ее реализации от разработки проектно-сметной документации до применения в производстве (рис. 5)

Рисунок 5 Освоение инновационных решений при реконструкции объектов добычи УВ