CC BY
37
УДК 629.124.68
Д. А. Пичугин
ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ КОМПЛЕКСА НЕФТЕГАЗОПРОМЫСЛОВОГО ФЛОТА ДЛЯ СЕВЕРНОГО КАСПИЯ
Введение
Освоение ресурсов нефти и газа на континентальном шельфе является актуальной проблемой, от решения которой зависит прирост запасов и рост добычи углеводородов в России. В настоящее время северная часть шельфа Каспийского моря рассматривается как новый высокоперспективный нефтегазоносный регион. Прогнозируемые величины локализованных ресурсов углеводородов шельфа Северного Каспия составляют: по нефти - от 4 525 млн т
до 11 310 млн т; по газу - от 1 477 млрд м3 до 3 693 млрд м3 [1]. Сосредоточение ресурсов нефти и газа и геолого-промысловые характеристики нефтегазоносных объектов определяют высокую рентабельность и инвестиционную привлекательность Северного Каспия.
Разработка месторождений Северного Каспия вызывает растущую потребность в строительстве морских буровых установок (МБУ) и судов для их обслуживания - танкеров, судов снабжения, ледоколов, противопожарных и спасательных судов, буксиров и т. п. Строительство комплекса нефтегазопромыслового флота (КНГПФ) требует совершенствования методологии его формирования. Существующий подход - немедленное строительство или переоборудование судов для добычи полезных ископаемых - чаще всего оказывается нерациональным по составу и экономической эффективности. До настоящего времени общепризнанных методов формирования и оптимизации состава таких комплексов не существует.
При проектировании комплекса добывающих и обслуживающих судов применительно к Северному Каспию необходимо решить задачу оптимизации его состава исходя из условий экономической эффективности работы всего комплекса. Аналогичные проблемы возникают при решении внешних задач по проектированию транспортного и рыбопромыслового флота, но при формировании КНГПФ приходится учитывать более сложное функционирование и взаимодействие судов, входящих в состав КНГПФ.
Задачу определения типов МБУ и судов обеспечения, входящих в состав комплекса, и их количества в экономическом плане можно представить в виде задачи математического программирования - минимизации целевой функции Ц = У( х) с учетом соответствующих ограничений.
Формирование всего комплекса для освоения морского месторождения должно начинаться с определения характеристик МБУ и их количественного состава. Для одного и того же месторождения с присущей ему геолого-физической характеристикой можно предложить несколько вариантов разработки, отличающихся количеством скважин и разными режимами их работы. Каждому варианту будут соответствовать свои темпы добычи нефти, сроки разработки и возможные коэффициенты нефтеотдачи продуктивного пласта. Для рациональности системы разработки необходимо установить следующие критерии:
1. Наименьшая степень взаимодействия между скважинами.
2. Наибольший коэффициент нефтеотдачи продуктивного пласта.
3. Минимальная себестоимость добываемой нефти.
Вследствие этого вопрос о критерии рациональности системы разработки нефтяного месторождения должен решаться комплексно и должен обеспечить оптимальное соотношение затрат и прибыли.
В условиях Северного Каспия надежное и бесперебойное обслуживание поисковых и буровых работ дешевле, чем в арктических широтах вследствие отсутствия низких температур и воздействия льда, за исключением небольшого промежутка времени во время ледостава. В настоящее время основными средствами снабжения МБУ являются универсальные суда и их модификации.
Одной из особенностей процесса транспортного обслуживания МБУ является большая номенклатура грузов, перевозимых на МБУ и обратно. Это генеральные грузы, контейнеры, трубы, сыпучие и жидкие грузы. В отличие от грузов, доставляемых на арктические месторождения, вышеупомянутые грузы не требуют специальных мер по их защите от низких температур.
Сложные взаимосвязи входящих в КНГФП подсистем, влияние внешних факторов, особенности функционирования входящих в комплекс судов не позволяют строить для них абсолютно адекватные математические модели. Математическая модель формирования комплекса в состоянии охватить только основные его закономерности, оставляя в стороне второстепенные факторы, влияние которых может привести к существенным погрешностям при формировании комплекса. Для построения оптимизационной модели необходимо определить совокупность характеристик судов, установить систему параметров, определяющих функционирование КНГПФ, определить зависимость между параметрами и характеристиками, сформулировать оптимизационные критерии.
Математическая модель функционирования комплекса относится к моделям, функционирование которых происходит непрерывно во времени и описывается системой дифференциальных уравнений. Решение этих уравнений находится с помощью теории массового обслуживания и подчиняется законам логистики. Функционирование и формирование комплекса необходимо рассматривать как два процесса: первый - поисково-разведочный, второй - непосредственно добыча. При формировании первого необходимо учитывать вхождение судов в состав второго. Таким образом, процесс функционирования судов определенного типа можно рассматривать как последовательную смену состояний судна У^О, ..., У„(£) в Z-мерном пространстве от времени I, и вероятность нахождения судна в состоянии У, за время цикла Т будет: Z{У} = ti/T.
Постановка задачи оптимизации основных характеристик судов-претендентов включает в себя выбор целевого критерия. Целевой критерий - это параметр, характеризующий основные функции судна: для судов снабжения - дедвейт и площадь палубы, для танкеров - дедвейт и мощность энергетической установки, для буксиров - мощность энергетической установки, для пожарных судов - мощность энергетической установки и пожарных насосов, для крановых судов - грузоподъемность и т. п. Выбор целевого критерия является не менее сложной задачей, т. к. суда имеют векторный характер критериев оптимальности (так называемая многокритери-альность), и улучшение одного приводит, как правило, к ухудшению другого, что чаще всего связано с экономическими показателями.
При построении оптимизационной модели альтернативные решения могут попадать под ограничения. Например, глубина и ширина фарватера при выводе судов является ограничением, а вероятность выполнения судном задачи за определенный период времени, производительность выполнения работ, а также стоимость постройки судна и эксплуатационные расходы могут выступать как критерии.
Сложная система формирования КНГПФ раскладывается на более простые системы, существующие автономно, т. е. приспособлены к автоматизированному проектированию. Основными принципами, при построении иерархической модели, могут являться: функциональный - по организационной структуре и временной - по периоду планирования и функционирования иерархии.
Исходя из вышесказанного, в соответствии с последовательностью разработки месторождений, ниже предлагается последовательность определения количественного и качественного состава КНГПФ для освоения шельфа.
1. Определение геолого-физических данных и природно-климатических условий месторождения.
2. Установление технических показателей при различных вариантах системы разработки месторождения.
3. Оценка экономической эффективности различных вариантов разработки.
4. Выбор наиболее рационального варианта разработки на основе сопоставления геологофизических и экономических показателей.
5. Выбор способа транспортировки углеводородов.
6. Формирование МБУ-претендентов, удовлетворяющих рациональному варианту разработки и транспортировки.
7. Определение строительной стоимости МБУ-претендентов.
8. Выбор состава МБУ.
9. Определение состава и строительной стоимости обслуживающих судов.
10. Оптимизация состава КНГПФ.
После определения состава МБУ можно приступать к формированию комплекса транспортных и обслуживающих судов. Под транспортным обслуживанием поисково-разведочных и добычных работ понимается завоз всех необходимых грузов на МБУ и вывоз отходов и продукции на берег.
В общем случае исследуемая система имеет ряд этапов, обладающих некоторой неопределенностью, поскольку их поведение не может быть предсказано заранее. Например, никто точно не скажет о точных объемах добываемых полезных ископаемых и их местонахождении (глубина залегания, удаленность от берега, сплоченность и размеры месторождений). Именно поэтому требуется описание элементов, случайных событий и величин в терминах теории вероятностей.
Заключение
Таким образом, комплекс нефтегазопромыслового флота для Северного Каспия является сложной многоуровневой системой с большим количеством внутренних и внешних связей, что требует системного подхода при его формировании.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Джафаров И. С., Керимов В. Ю., Шилов Г. Я. Шельф, его изучение и значение для поисков и разведки скоплений нефти и газа. - СПб.: Недра, 2005. - 384 с.
Статья поступила в редакцию 12.02.2009
FEATURES OF FORMATION OF THE COMPLEX OF OIL-AND-GAS PRODUCTION FLEET FOR NORTHERN CASPIAN SEA
D. A. Pichugin
Northern part of the shelf of the Caspian Sea is considered as a new perspective oil-and-gas region. The construction of the complex of oil-and-gas production fleet demands perfection of the methodology of its formation. The mathematical model of the complex functioning refers to the models the functioning of which is continuous in time and is described by the system of differential equations. Operation and formation of the complex should be considered as two processes: first - explorative, and the second - production. The complicated system of formation of oil-and-gas production fleet can be divided into more simple systems existing independently. The complex of oil-and-gas production fleet for Northern Caspian Sea is the compound multilevel system with numerous internal and external relations that needs systematic approach at its formation.
Key words: a shelf, oil-and-gas production fleet, mathematical model of the complex functioning.
