Вот уже несколько лет добывающие предприятия используют в своей работе различные инструменты моделирования и расчета наземной инфраструктуры. Сегодня они применяются гораздо шире благодаря увеличению производительности вычислительной техники и совершенствованию программных продуктов. Традиционно эти инструменты использовались при расчете перепада давлений, замене трубопроводов, выявлении узких мест, а также для других целей. Однако новые программы и новые методы позволяют нам исследовать возможности интеграции объектов обустройства и фонда скважин и в результате выявлять потенциал роста ценности для TНKBP.
Программные продукты моделирования представляют собой инструменты построения моделей различных элементов системы добычи, сбора и подготовки нефти. Основными составными частями наземной инфраструктуры являются трубопроводы и объекты подготовки. Программные продукты позволяют сформировать понимание системы и определить ее производительность, но что более важно – они дают возможность определить и реализовать дополнительные возможности увеличения ценности для Компании (прирост добычи, снижение затрат, рост организационного потенциала и другие).
Системы нефтесбора: от давления к добыче
В российской практике нефтедобычи при моделировании система нефтесбора рассматривалась только с позиций давления. При ее эксплуатации и реконструкции основной задачей было обеспечение необходимых линейных давлений на кустах, а также перепадов давлений в каждом трубопроводе. Такой подход является эффективным – в результате он дает широко оптимизированную систему, однако ее производительность можно увеличить, применяя передовой опыт моделирования. Объединяя модели нефтесбора и скважин в единую интегрированную модель актива (ИМА), можно получить инструмент, позволяющий оценить изменения систем, скважин и/или трубопроводов с точки зрения их влияния на добычу, нежели на давление.
Журнал «Новатор» уже писал об ИМА (см. «Пилотный проект создания Интегрированной Модели Актива», «Новатор» №10). В статье был отмечен ряд сложностей, сопряженных с применением ИМА на предприятиях с большим и динамичным фондом скважин. В связи с этим был разработан новый подход – упрощенная интегрированная модель актива (уИМА). Она строится на основе общедоступных данных, согласуется с существующими бизнес-процессами, и ее использование позволяет на 90% сократить время на построение и обновление модели.
Построение уИМА в «ТНК-Нижневартовск»
Проведение пилотного проекта по применению нового подхода к моделированию планируется в «ТНК-Нижневартовск».
Традиционно в ИМА использовались детальные модели каждой скважины системы. Для системы с 400-600 скважинами моделирование каждой скважины крайне ресурсоемко как при первоначальном построении, так и при ежемесячном обновлении. Применение уИМА упростило эту процедуру благодаря использованию данных по продуктивности скважины, таких как коэффициент продуктивности (КП), взятых на основе стандартного технического режима, в сочетании с диапазоном фактора чувствительности скважин к линейному давлению по каждому типу скважин
Данные по скважинам, представленные в формате Microsoft Excel, интегрируются с моделью трубопровода в PipeSim*. Использование данной модели позволяет предприятию произвести оперативную оценку влияния на добычу следующих факторов:
оптимизации скважин или запуск новых скважин;
отключение высокообводненных скважин или скважин с высоким дебитом газа;
устранение узких мест трубопроводов;
перенаправление потоков в трубопроводах;
снижение линейного давления на входе объекта.
«ТНК-Нижневартовск» приняло решение провести пилотный проект применения уИМА в одном из цехов добычи. Стартовала программа по обучению, и специалисты приступили к разработке уИМА. Согласно плану, программу начнут использовать в конце четвертого квартала 2006 года.
Моделирование объектов обустройства: формирование компетентности на перспективу
По сравнению с моделированием трубопроводов применение программ моделирования объектов обустройства в ТНК-BP гораздо более ограничено: мы только начинаем их внедрение. Организационный потенциал в данной сфере постоянно растет: в 2006 году обучение прошло более 30 специалистов. Для работы с объектами обустройства был выбран программный продукт Hysys**. Он располагает возможностью построения «технологической схемы» любого объекта наземной инфраструктуры и моделирования сепарации нефти и газа, гидравлической производительности системы, потребления тепловой/электрической энергии, перекачки жидкости и компрессии.
Система подготовки нефти в TНK-BP, прежде всего, связана с сепарацией и подготовкой продукции для экспорта и воды для систем поддержания пластового давления (ППД). Здесь остаточная нефть в воде представляет собой потери: при обычном качестве закачиваемой воды (50 ppm нефти) для системы в 50 000 м3 в сутки при 90% обводненности системы они составляют 1,5 т в сутки. Что касается газа, то он отделяется и затем либо сжигается, либо отправляется третьей стороне в виде неподготовленного сырья. В процессе сепарации то, как углеводородные фракции C3-C6 распределяются между газовой и нефтяной фазой, является очень важным вопросом. Для системы с указанными характеристиками плохой выбор параметров физической сепарации может привести к потерям в газовой фазе порядка 15-20 т в сутки углеводородов, которые могли быть извлечены с нефтью. Благодаря более тщательной подготовке газовой фазы можно получить дополнительные 50-100 т в сутки в рамках ограничений по качеству экспортной нефти.
Моделирование объекта подготовки позволяет проанализировать такую систему и оценить экономический эффект от различных вариантов модернизации установок сепарации нефти и газа. При использовании этой программы этап «Оценка» Процедуры работы по капитальным проектам (СРР) может проводиться с целью рассмотрения прироста добычи в результате изменений системы. С переходом от сжигания продукции к установке газокомпрессорных систем на большинстве объектов ключевым параметром оптимизации станет достижение равновесия газовой и нефтяной фаз при сепарации, благодаря чему сотни тонн продукции в сутки будут реализованы либо потеряны.
Обзор этапа «Оценка» проекта по увеличению улавливания широкой фракции легких углеводородов в «ВНГ»
Применение вариантов подготовки газа и оценка размера связанной с этим ценности прорабатывается совместно со специалистами ОАО «Варьеганнефтегаз» (ВНГ).
Дожимная насосная станция ДНС-3 на Верхне-Колик-Еганском месторождении подготавливает приблизительно 8 000 т в сутки сырой нефти с высоким газовым фактором. В течение некоторого времени предприятие пыталось оценить количество углеводородов, которое на данный момент сжигается, но из которого экономически можно получить прирост добычи.
Для решения данной задачи была использована модель объекта подготовки нефти в Hysys. Проведенное ранее изучение проб позволило откалибровать эту модель. К ней была добавлена система подготовки газа и рециркуляции жидкости, которая рециркулирует легкие углеводороды в нефтяную систему вплоть до спецификации давления насыщенных паров.
Уровень улавливания был оптимизирован в отношении степени компрессии в системе подготовки для достижения максимальной эффективности.
В настоящее время проект находится на этапе «Выбор», и предприятие решает, как согласовать его реализацию с уже начавшимся проектом «Нижневартовский попутний газ» (НПГ), направленным на получение максимальной выгоды.
Текущее состояние и дальнейшее развитие ситуации
Программы моделирования объектов обустройства и трубопроводов уже доступны для работы в Компании. Их эффективное использование – независимо или как часть интегрированного подхода – для выявления дополнительных возможностей увеличения ценности сегодня встречает все большее понимание. Применение таких инструментов все чаще согласуется с другими доступными данными и процессами. В настоящий момент разрабатываются два пилотных проекта. Используя новые методы моделирования, они демонстрируют потенциальный рост ценности. С течением времени системы станут более сложными, моделирование и расчеты будут ориентироваться на производительность, и это позволит оптимизировать эти системы для получения прироста добычи нефти и газа.
