Дубовик ВКР 5. Подбор фонтанного оборудования для оптимизации работы добывающей скважины
 Скачать 1.51 Mb.
|
4 МОДЕЛИРОВАНИЕ ФОНТАННОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ СКВАЖИНМоделирование фонтанного подъёмника определяет продуктивность добывающих скважин и суммарную добычу нефти месторождения. Для обеспечения безопасной, экономически эффективной и бесперебойной транспортировки флюида от пласта к объектам переработки, необходимо тщательное проектирование современных систем добычи. На работу, как глубоководных месторождений со сложной инфраструктурой, так и масштабных наземных сетей сбора, влияют многие факторы. Возможность точного моделирования различных сценариев и условий сделала PIPESIM лидирующим в отрасли инструментом моделирования установившегося многофазного течения. С момента ввода месторождений в разработку проблема оптимизации систем добычи является критической для достижения максимального экономического результата. С целью оптимизации работы всей системы PIPESIM предоставляет широкий набор рабочих процессов: от выбора скважин кандидатов для капитального ремонта до выявления проблем в бесперебойном режиме подачи флюида. PIPESIM был впервые выпущен в 1984 году и ориентирован на проектирование производственных систем, находящихся в суровых климатических условиях таких, как Северное море. Особое внимание всегда уделялось последним достижениям науки для того, чтобы обеспечить наиболее точные прогнозы поведения системы. PIPESIM непрерывно совершенствуется, расширяя возможности. Обновленный пользовательский интерфейс позволяет быстрее создавать модели и сосредоточиться на результатах. Возможность использовать одно приложение или переключаться между моделями скважин и сети упрощает работу. От разработки месторождения до процессов добычи, PIPESIM позволяет оптимизировать систему добычи на протяжении всего жизненного цикла месторождения посредством применения новейших научных решений, направленных на решение проблем обеспечения заданного уровня добычи. Типовые задачи повышения продуктивности скважин при помощи возможностей PIPESIM включают в себя: - Выбор оптимального диаметра НКТ и обсадной колонны; - Проектирование работ по вскрытию пласта с подробным расчетом скин-эффекта; - Проектирование нагнетательных скважин для закачки воды и газа; - Определение оптимальной длины горизонтального участка ствола; - Моделирование многопластовых скважин, включая перетоки между пластами; - Моделирование многоствольных скважин с помощью сетевой модели PIPESIM; - Оптимизация добычи из «интеллектуальных скважин» при помощи моделирования режимов клапанов-регуляторов расхода; - Количественное определение прироста добычи за счет снижения скин-эффекта; - Моделирование потока в НКТ, в затрубе, смешанного потока; - Расчет продуктивности всего месторождения для обеспечения выполнения плановых показателей добычи.  Рисунок 4.1 – Оптимизация добычи на протяжении всего жизненного цикла месторождения Одной из самых важных инженерных задач является проектирование скважин и трубопроводов с целью обеспечения безопасной и экономичной транспортировки добываемого флюида от пласта до этапа технологической обработки. Для точного моделирования в основе PIPESIM лежат современные научные подходы в областях: ▪ Многофазного течения ▪ Теплопередачи ▪ Поведения жидкостей PIPESIM предлагает наиболее современные в отрасли возможности моделирования установившегося многофазного потока. Моделирование многофазного потока PIPESIM объединяет широкий спектр стандартных корреляций для многофазных потоков, а также передовые трёхфазные механистические модели, включая OLGAS, основанную на симуляторе динамического многофазного потока OLGA, модель LedaFlow Point и модель Tulsa University Fluid Flow Projects (TUFFP).  Рисунок 4.2 – Интерфейс программы PIPESIM с моделью добывающей скважины Модели потока учитывают эффект проскальзывания и режимы течения, характеристики пробок и потери давления на всем производственном пути. Благодаря данным опциям пользователь может с уверенностью моделировать и управлять системами сбора и распределения. PIPESIM позволяет создать детализированные карты режимов течения в любой точке системы с учетом профиля трассы. Прогнозирование образования гидродинамических пробок, их размера и частоты, как функции длины трубопровода, позволяет оптимизировать конструкцию трубопровода и технологического оборудования. PIPESIM также прогнозирует возникновение пульсаций в райзерах (морских стояках). Все это позволяет корректно проектировать и анализировать системы сбора/транспортировки/добычи. Моделирование свойств флюида. Точное описание поведения флюида имеет решающее значение для корректного моделирования производственной системы. PIPESIM предоставляет выбор между моделями «нелетучей нефти» Black-oil или рядом композиционных моделей. В зависимости от типа флюида, пользователи могут сделать выбор из широкого набора функций для моделирования PVT свойств флюида. Модель Black Oil. • Самые последние стандартизованные в нефтегазодобывающей отрасли корреляции, охватывающие все виды нефтяных флюидов от сверхтяжелой до лёгкой нефти и конденсата. Может также использоваться для газа, утилизируемых жидкостей и т.д. • Широкий диапазон корреляций вязкости, включающих параметры вязкостей «дегазированной нефти» и высоковязкой (тяжелой) нефти. • Широкий спектр корреляций для расчета эмульсий. Также доступны опции задания пользовательской таблицы с данными по вязкости эмульсии, указания или вычисления точки инверсии фаз. • Возможность построения графиков свойств жидкости при лабораторных или пластовых условиях. • Определение примесей газа для настройки поправочного коэффициента сжимаемости и расчетов коррозии. • Установка температурных данных для всех фаз (газ, вода, нефть) с целью точного термодинамического моделирования и некоторых стандартных методов расчёта энтальпии флюида для прогноза энергетического баланса. • Комплексные правила смешивания фаз и флюидов. PIPESIM – точный, быстрый и эффективный способ помочь пользователю увеличить производительность и оценить потенциал пласта. PIPESIM позволяет: • Проектировать оптимальные заканчивания скважин; • Диагностировать проблемы, ограничивающие потенциал скважины; • Оптимизировать добычу на существующих скважинах с помощью анализа чувствительности. Задачи, решаемые при выполнении выпускной квалификационной работы PIEESIM позволяет решать большой спектр задач в моделировании потоков, в ходе выполнения работы могут использоваться следующие возможности: • Подбор оптимального размера лифтовых труб/обсадных колонн • Моделирование притока из пласта • Выполнение детального анализа чувствительности для определения параметров, наиболее сильно влияющих на добычу и производительность • Идентификация проблем, связанных со стабильностью потока, таких как эрозия, коррозия, образование твёрдой фазы (соли, гидраты, парафины, асфальтены) • Моделирование трубного, затрубного или смешанного потока • Моделирование внутрискважинного оборудования, такого как штуцеры, подземные ограничительные клапаны, сепараторы и инжекторы химреагентов и др. 4.1 Методика моделирования фонтанной скважины в PIPESIMОпределение физических компонентов модели Сначала устанавливается забой скважина, функцией вертикальное закачивание. Устье скважины моделируется функцией граничный узел. Далее необходимо соединить элементы с помощью функции VertWell тем самым устанавливается связь, моделирующая насосно-компрессорные трубы. Задаётся пластовое давление, температура в пласте, оценочный коэффициент продуктивности. Далее модель скважины детализируется по профилю заданием длины НКТ и её глубины. Задаётся геотермальный коэффициент, который может быть рассчитан автоматически линейно по температуре на устье и пластовой. Задание параметров нефти Через меню Установка - Черная нефть (Balck oil) и вводятся свойства флюида. На этом этапе задаётся обводнённость, газовый фактор, удельная плотность газа, плотность пластовой воды, плотность нефти. Для стандартных условий используются корреляции физико-химических свойств по умолчанию и отсутствуют данные калибровки. Выбор параметров корреляций многофазного потока В меню Установка - Выбор методик расчета проверяется, что для вертикального и горизонтального потока выбраны корреляции по умолчанию (Hagedorn Brown и Beggs-Brill Revised соответственно). При адаптации модели будут выбираться более подходящие корреляции. Оценка рабочих условий на забое скважины Нужно запустить меню Операции - Профиль Температуры/Давления. Ввести давление на устье, давление на забое будет принято равным пластовому. Далее строится график.  Рисунок 4.3 – График изменения давления от глубины скважины Расчёт максимального теоретического дебита Используя построенную модель между устьем и забоем устанавливается точка узлового анализа при помощи меню Операции – Узловой анализ. После чего можно запускать модель и анализировать полученный график.  Рисунок 4.4 – График дебита жидкости от давления для определения коэффициента продуктивности Калибровка физико-химических свойств Чтобы прогнозировать работу скважины более точно, необходимо калибровать данные PVT (физико-химические свойства). Это позволит оценить все физико-химические свойства флюида при целом диапазоне давлений и температур, встречающихся в рабочих условиях. Такие физико-химические свойства в дальнейшем используются для определения фаз, режима потока, потерь давления в областях однофазного и многофазного течения, и теплообмена с окружающей средой. Задаётся вязкость дегазированной нефти при различных температурах через меню Установка - Черная нефть вкладка Данные вязкости. Выбирается необходимая корреляция - Для вязкости нефти с растворенным газом выберите корреляцию Chew and Connally. - Для вязкости эмульсии выберите корреляцию Brinkman. - Для вязкости недонасыщенной нефти выберите корреляцию Bergman-Sutton. Из закладки Дополнительные данные калибровки выбирается вкладка Вывести PVT График (Лабораторные условия ГНФ = газонасыщенность) для создания графика физико-химических свойств для различных давлений и температур. Выбирается ось (Series) меняется на ось “Oil Formation Volume Factor” (Коэффициент пластового объема нефти). Проверяется, что спрогнозированные значения хорошо соответствуют точкам калибровки. То же само нужно сделать для вязкости нефти.  Рисунок 4.5 – График дебита при различной обводнённости Теперь, когда модель флюида откалибрована, перезапускается операция Профиль температуры/Давления. Определяется динамическое забойное давление, температура на устье и расход добычи при данном устьевом давлении. Полученные результаты сравниваются с результатами неоткалиброванной модели. |