CC BY
0https://elibrary.ru/yucqdu https://tyumen-science.ru/
Принята к публикации: 11.06.2024
Азамат Ульфатович ЯКУПОВ - кандидат технических наук, доцент кафедры «Транспорт углеводородных ресурсов» ФГБОУ ВО «Тюменский индустриальный университет»
Россия, г. Тюмень; e-mail: [email protected]; SPIN-код: 7586-7803
Константин Сергеевич ВОРОНИН - кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры «Транспорт углеводородных ресурсов»
ФГБОУ ВО «Тюменский индустриальный университет»
Россия, г. Тюмень; e-mail: [email protected]; SPIN-код: 5599-6148
Дмитрий Андреевич ЧЕРЕНЦОВ - кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры «Транспорт углеводородных ресурсов»
ФГБОУ ВО «Тюменский индустриальный университет»
Россия, г. Тюмень; e-mail: [email protected]; SPIN-код: 4085-9739
В работе представлены результаты гидравлического расчета системы сбора нефти с кустов скважин. Создана и адаптирована модель сбора скважинной продукции на фактические показатели дебитов жидкости, обводненности, газовых факторов и линейных давлений (давлений на выходе с кустовой площадки). Предложены мероприятия по снижению давления на устьях эксплуатационных скважин и скорости на участках трубопроводов.
Ключевые слова: система сбора, промысловый трубопровод, многофазный поток.
Azamat Ulfatovich YAKUPOV - Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Department of Transportation of Hydrocarbon Resources, Industrial University of Tyumen
Russia, Tyumen; e-mail: [email protected]; SPIN-code: 7586-7803
Konstantin Sergeevich VORONIN - Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Associate Professor of the Department of Transportation of Hydrocarbon Resources, Industrial University of Tyumen Russia, Tyumen; e-mail: [email protected]; SPIN-code: 5599-6148
Dmitry Andreevich CHERENTSOV - Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Associate Professor of the Department of Transportation of Hydrocarbon Resources, Industrial University of Tyumen Russia, Tyumen; e-mail: [email protected]; SPIN-code: 4085-9739
The paper presents the results of a hydraulic calculation of an oil collection system from well clusters. A model for collecting well production was created and adapted to the actual indicators of liquid flow rates, water cut, gas factors and linear pressures (pressures at the outlet ofthe well pad). Measures have been proposed to reduce pressure at the wellheads of production wells and speed in pipeline sections.
Keywords: сollection system, field pipeline, multiphase flow.
Для цитирования в научных исследованиях:
Якупов А. У., Воронин К. С., Черенцов Д. А. Оптимизация технологических режимов перекачки в системе сбора скважинной продукции // Тюменский научный журнал. - 2024. - № 3 (3). - С. 33-37.
ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ ПЕРЕКАЧКИ В СИСТЕМЕ СБОРА СКВАЖИННОЙ ПРОДУКЦИИ
АННОТАЦИЯ
OPTIMIZATION OF TECHNOLOGICAL PUMPING MODES IN THE WELL PRODUCT COLLECTION SYSTEM
ABSTRACT
4 Edit Oil.k' FLUID
Name: Oil.k Save as template
Description.
Properties Viscosity Calibration Thermal
STOCK TANK PROPERTIES CONTAMINANT MOLE FRACTIONS
Watercut 0 % C02 fraction: 0
GOR 20 sm3/sm3 H2S fraction: 0
Gas specific gravity. 0.701 N2 fraction: 0
Water specific gravity. 1,001 H2 fraction: 0
DOD •fe 813 kg/m3 CO fraction: 0
СО PIPESIM
О V Close
Рисунок 1. Описание флюида в программном комплексе
2 f
Y 7
Vf-'
u »r s
с
1 >-t >?s «v le
Al' 1 -À l^î"7-
r •4Л
ЛЛ e * •PS.
У
s "i ui •г p«-1 Li T-ifti
IT » л Y
Г •C«
(
У» »•/•Mt «Ii
1 \
î» 9* -o » —o— и e- 10 » IO
i
*• T ШЛА Л
tu «1
f f'yr*' Г Г rl
V
Рисунок 2. Принципиальная схема нефтегазосборной сети
Обустройство промысла является сложным процессом, требующим больших объемов капитальных вложений [1—3]. Наибольшая часть приходится на систему сбора скважинной продукции. Для стабильного и надежного функционирования сети промысловых трубопроводов необходимо соблюдение требований безопасности [4-6].
Физико-химические свойства пластовых флюидов задавались с помощью модели В1асЮП. Для описания флюида [7] по данной модели используются плотности фаз и значения вязкостей дегазированной нефти при различных температурах (рис. 1).
Для построения схемы сбора скважинной продукции использовалась принципиальная схема нефтегазосбор-ных сетей [8] (рис. 2).
Высотные перепады на участках трубопроводов характеризуются эффектом проскальзывания - разница между скоростями жидкой и газовой фаз при течении по наклонным участкам. Для учета высотных перепадов
участков трубопроводов использовалась GIS система -ASTER (рис. 3).
Для адаптации модели на фактические значения необходимо провести сравнение расчетных значений давлений на выходе с кустовых площадок с результатами расчета. Выполнено сравнение расчетных и фактических давлений при использовании различных корреляций [9] для прогнозирования градиента давления (рис. 4).
По результатам сравнения наименьшее отклонение показывает корреляция - XIAO, максимальная разница между фактическими и расчетными значениями не превышает 1.13 кгс/см2. Для дальнейших расчетов принимается корреляцию XIAO.
Анализ скоростей жидкости и режимов течения на участках трубопроводов (рис. 5).
Имеются участки трубопроводов, где наблюдается превышение максимальной предельно допустимой скорости жидкости. На промысловых трубопроводах максимальная скорость [6] должна составлять не более 3 м/с.
Edit 'FLU'
D X
aowuNE Name FL14
Mode О Simple ® Detailed
Environment: • Land С Subsea
Overnde global environmental data: | I
General Heat transfer
PIPE DATA Inside diameter Wall thickness Roughness:
PROfUE DATA Populate from GIS map: 0 Flowline starts at:
0.203 •1-
0.006 m •
0.0254 mm *
J10
Нот. distance Measured dot.. Latitude Longitude Elevation
m m - ¡rad rad m
1 0 0 1,06256977 1,14203509 11
г 46.52 46,53274 1,06257031 1,14205000 10
3 91,44 102,8677 1,06256973 1,14206439 44
4 179,93 192,1674 1,06256858 1,14209273 56
5 182,88 195.2825 1,06256854 1Д4209367 57
б 271Д6 285,5819 1,06256755 1,14212197 76
7 274,32 288,744 1.06256753 1,14212298 76
8 »5.76 380,4516 1.06256700 1.14215235 69
9 457,2 476,3801 1.06256648 1.14218171 40
10 458.94 478.1171 1.06256647 1,14218227 40
170 160 ISO HO 130 120 1 "0 5 100 I so j 80 70 60 50 40 30 20 10
I
Л
1 i \
\ \
0 1000 2000 Horizontal distance (m)
□ pipesim
Q У Close
Рисунок 3. Продольный профиль участка трубопровода, полученный из GIS системы
Рисунок 4. Фактические и расчетные давления
Рисунок 5. Скорости жидкости
Рисунок 6. Скорости жидкости на участках трубопроводов
В зависимости от соотношения скорости фаз в многофазном потоке наблюдаются различные режимы течения, на участках с превышением скорости выше рекомендуемого значения наблюдается пробковый режим течения. Пробковый режим течения характеризуется следующими негативными последствиями: большие потери давления, что является причиной низкой эффективности траспортировки многофазной жидкости; проблемы с точностью измерения объема жидкости и газа.
В качестве мероприятий по оптимизации технологических режимов перекачки, а также снижению устьевых давлений на кустовых площадках предлагается заменить участки трубопроводов, на которых наблюдается повышенные скорости [10].
Рассчитаны изменения скоростей жидкости на участках трубопроводов (рис. 6).
Замена всех проблемных участков привела к уменьшению скорости и режимов течения жидкости по трубопроводу.
Создана и адаптирована модель сбора скважинной продукции на фактические показатели дебитов жидкости, обводненности, газовых факторов и линейных давлений (давлений на выходе с кустовой площадки). Проанализирован режим перекачки скважинной продукции. Определены участки трубопроводов, эксплуатируемые с низкой эффективностью. Предложены мероприятия по снижению давления на устьях эксплуатационных скважин.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Эксплуатация объектов трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов : учебное пособие: в 2 томах / Ю. Земенков, Р. Р. Исламов, А. К. Николаев [и др.]. Том 2. - Тюмень : Тюменский индустриальный университет, 2022. - 315 с.
2. Казак, А. А. Технологическое устройство системы сбора и подготовки нефти на промысле / А. А. Казак,
К. С. Воронин // Нефтегазовый терминал : материалы Международной научно-технической конференции, Тюмень, 02-03 июня 2022 года. Том 1. Выпуск 23. - Тюмень: Тюменский индустриальный университет, 2022. -С. 38-42.
3. Проектирование и эксплуатация газонефтепроводов в районах Крайнего Севера : учебное пособие / Т. Т. Кутузова, Ю. Д. Земенков, Е. Л. Чижевская [и др.]. - Тюмень : Тюменский индустриальный университет, 2023. -118 с.
4. Чижевская, Е. Л. Управление эффективностью в системах транспорта и хранения углеводородов с применением моделей нейродинамического программирования / Е. Л. Чижевская, М. Ю. Земенкова, Ю. Д. Земенков // Рассохинские чтения: материалы международной конференции, Ухта, 02-03 февраля 2023 года / Под редакцией Р. В. Агиней. - Ухта: Ухтинский государственный технический университет, 2023. - С. 284-287.
5. Моделирование технологических процессов трубопроводного транспорта углеводородного сырья / С. М. Дудин, С. Ю. Подорожников, Ю. Д. Земенков [и др.]. - Тюмень : Тюменский индустриальный университет, 2022. -111 с.
6. ГОСТ Р 55990-2014. Месторождения нефтяные и газонятяные. Промысловые трубопроводы: национальный стандарт Российской Федерации : издание официальное : утв. и введ. в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 1 апреля 2014 г. № 278-ст : введ. впервые : дата введ. 2014-12-01 /разработан ООО «Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий» (ООО «Газпром ВНИИГАЗ»). - Москва : Стандартинформ, 2014. - 94 с.
7. Динамика жидкости в системах транспорта и хранения углеводородов: учебное пособие /А. Б. Шаба-ров, А. А. Гладенко, М. Ю. Земенкова [и др.]. - Тюмень : Тюменский индустриальный университет, 2020. - 295 с.
8. Воронин, К. С. Оптимизация расположения участков нефтесборных сетей на однородной местности / К. С. Воронин //Нефтегазовый терминал: Материалы
международной научно-технической конференции, Тюмень, 02-03 декабря 2021 года / Под общей редакцией Ю. Д. Земенкова. Том Выпуск 22. - Тюмень: Тюменский индустриальный университет, 2021. - С. 256-260.
9. Култышев, Е. С. Анализ методик гидравлического расчета многофазных потоков / Е. С. Култышев, К. С. Воронин //Нефтегазовый терминал : Материалы международной научно-технической конференции, Тюмень, 02-03 декабря 2021 года / Под общей редакцией Ю. Д. Земенкова. Том Выпуск 22. - Тюмень: Тюменский индустриальный университет, 2021. - С. 286-290.
10. Применение моделей машинного обучения для интеллектуального управления эффективностью транспорта нефти /Д. А. Черенцов, А. У. Якупов, К. С. Воронин [и др.] //Нефтяное хозяйство. - 2021. - № 12. -С. 136-139. -DOI 10.24887/0028-2448-2021-12-136-139.
REFERENCES
1. Zemenkov Yu, Islamov RR, Nikolaev AK, et al. E'kspluataciya ob^ektov truboprovodnogo transporta nefti i nefteproduktov: uchebnoe posobie: v 2 tomax [Operation of oil and petroleum products pipeline transport facilities: Textbook in 2 volumes]. Vol. 2. Tyumen: Tyumen Industrial University, 2022. 315 p. (In Russ.)
2. Kazak AA. Texnologicheskoe ustrojstvo sistemy' sbora i podgotovki nefti na promy'sle [Technological device of the oil collection and preparation system at the field]. Neftegazovyj terminal: materialy'Mezhdunarodnoj nauchno-texnicheskoj konferencii, Tyumen, June 2-3, 2022. Vol. 1, Issue 23. Tyumen: Tyumen Industrial University, 2022. pp. 38-42. (In Russ.)
3. Proektirovanie i e'kspluataciya gazonefteprovodov v rajonax Krajnego Severa : uchebnoe posobie [Design and operation of gas and oil pipelines in the Far North: Textbook]. Tyumen: Tyumen Industrial University, 2023. 118 p. (In Russ.)
4. Chizhevskaya EL. Upravlenie effektivnosfyu v siste-max transporta i xraneniya uglevodorodov s primeneniem modelej nejrodinamicheskogo programmirovaniya [Management of efficiency in hydrocarbon transport and storage systems using neurodynamicprogramming models]. Rassox-inskie chteniya : materialy' mezhdunarodnoj konferencii, Ukhta, February 2-3, 2023. Ed. by R. V Aginey. Ukhta: Ukhta State Technical University, 2023. pp. 284-287. (In Russ.)
5. Modelirovanie texnologicheskix processov truboprovodnogo transporta uglevodorodnogo sy'r'ya [Modeling technological processes ofpipeline transport of hydrocarbon raw materials]. Tyumen: Tyumen Industrial University, 2022. 111 p. (In Russ.)
6. GOSTR 55990-2014. Mestorozhdeniya neftyany'e i gazonyatyany'e. Promy'slovy'e truboprovody\ nacionaVnyj standart Rossijskoj Federacii : izdanie oficial'noe : utv. i vved. v dejstvie prikazom Federal'nogo agentstva po texnicheskomu regulirovaniyu i metrologii ot 1 aprelya 2014 g. № 278-st : vved. vpervyse : data vved. 2014-1201 / razrabotan OOO «Nauchno-issledovateVskij institut prirodny'x gazov i gazovy'x texnologij» (OOO «Gazprom VNIIGAZ»). [GOST R 55990-2014. Oil and gas fields. Field pipelines: National standard of the Russian Federation: official publication: approved and put into effect by the order of the Federal Agency for Technical Regulation andMetrology No. 278-st, April 1, 2014; implemented for the first time; effective date 2014-12-01 / developed by LLC "Research Institute of Natural Gases and Gas Technologies" (LLC "Gazprom VNII GAZ")]. Moscow: Standartinform, 2014. 94 p. (In Russ.)
7. Dinamika zhidkosti v sistemax transporta i xraneniya uglevodorodov : uchebnoe posobie [Fluid dynamics in hydrocarbon transport and storage systems: Textbook]. Tyumen: Tyumen Industrial University, 2020. 295p. (In Russ.)
8. Voronin KS. Optimizaciya raspolozheniya uchastkov neftesborny'x setej na odnorodnoj mestnosti [Optimization of the location of oil collection network sections in a homogeneous area]. Neftegazovyj terminal : Materialy' mezhdunarodnoj nauchno-texnicheskoj konferencii , Tyumen, December 2-3, 2021. Ed. by Yu. D. Zemenkov. Vol. 22. Tyumen: Tyumen Industrial University, 2021. pp. 256-260. (In Russ.)
9. Kulty'shev ES. Analiz metodikgidravlicheskogo rascheta mnogofazny'x potokov [Analysis of methods for hydraulic calculation of multiphase flows]. Neftegazovyj terminal : Materialy' mezhdunarodnoj nauchno-texnicheskoj konferencii, Tyumen, December 2-3, 2021. Ed. by Yu. D. Zemenkov. Vol. 22. Tyumen: Tyumen Industrial University, 2021. pp. 286-290. (In Russ.)
10. Primenenie modelej mashinnogo obucheniya dlya intellektual^nogo upravleniya effektivnosfyu transporta [Application of machine learning models for intelligent management of oil transport efficiency]. Neftyanoe khozy-aystvo. 2021;12:136-139. https://doi.org/10.24887/0028-2448-2021-12-136-139. (In Russ.)
