Использование SGTPIPE / SGTFLOW для проектирования и эксплуатации внутрипромысловых трубопроводов

К настоящему моменту на мировом рыке складывается очень благоприятная ситуация для инвестирования в нефтегазодобывающую промышленность, что приводит к ускоренному вводу в эксплуатацию новых месторождений нефти и газа, а так же к резкой интенсификации добычи на уже разрабатываемых месторождениях. При этом становится особенно важным сохранять баланс между возрастающей добычей с одной стороны и системами подготовки и транспорта продукции с другой. В противном случае ограничения, накладываемые одной из подсистем, могут сильно ограничить общий прирост в добыче нефти, либо вообще сделать его невозможным.

Для обеспечения такого баланса необходимо иметь оперативную и достоверную информацию о фактическом состоянии и загрузке всех элементов систем обустройства и, исходя из планируемой динамики развития, подбирать оптимальные варианты реконструкции по критериям оптимизации системы в целом. Чтобы осуществлять эти мероприятия, необходимо программное обеспечение, реализующее математические модели систем промыслового обустройства, которые адекватно описывают происходящие в них процессы.

С начала 1998 года НИИ «СибГеоТех» разрабатывает специализированный программный комплекс SGTPIPE / SGTFLOW , выполняющий гидравлические расчеты и оптимизацию внутрипромысловых трубопроводных систем. К ним относятся:

• Система нефтегазосбора

• Система поддержания пластового давления (ППД)

• Отдельные водоводы, нефтепроводы и газопроводы

Программный комплекс состоит из двух частей, выполняющих функции графического интерфейса пользователя SGTPIPE и модуля инженерных расчетов SGTFLOW . SGTPIPE и SGTFLOW могут находиться как на одном компьютере (так называемая локальная версия комплекса), так и на разных машинах, связанных через сеть Internet / Intranet . В последнем варианте обмен данными с SGTPIPE осуществляется по тем же стандартным протоколам, что и при просмотре Web -сайтов, что дает возможность контролировать и настраивать безопасность их соединения стандартными методами.

SGTPIPE

SGTPIPE выполняет функцию интерфейса пользователя и графического редактора трубопроводных сетей, работающего в середе Microsoft Visio . Создание схемы происходит посредством простого перетаскивания специальных примитивов SGTPIPE на рабочую схему и дальнейшего соединения их трубопроводами.

Те, кто занимается гидравлическими расчетами, знают, что львиную долю времени и усилий в их работе отнимает ввод исходных данных, а потом исправление неточной/недостоверной информации при настройке модели. Вот почему мы приложили максимум усилий для создания удобного и функционального графический редактора, и именно поэтому мы остановились на интеграции с Microsoft Visio .

Использование возможностей Microsoft Visio обеспечивает редактор трубопроводных систем множеством современных возможностей, недоступных для специализированных редакторов. Microsoft Visio позволяет производить свободный экспорт/импорт графической информации (в том числе и в формате AutoCAD ), использование слоев, многостраничнось схем, поиск объектов на схеме, интеграция с Microsoft Office (отображение на схемах трубопроводов текстовой и табличной информации непосредственно из документов Microsoft Word и Excel , и наоборот), постоянная поддержка и развитие от Microsoft .… Все это делает создание и дальнейшее изменение сложных схем трубопроводных систем действительно быстрым и довольно приятным делом!

После начального ввода данных возникает потребность проверить, все ли необходимые для расчетов данные мы занесли в схему, нет ли явных несоответствий. Этот этап приобретает особую важность, когда мы имеем дело с действительно сложными сетями. Функция SGTPIPE «Проверка объектов» позволяет автоматизировать этот процесс, находить проблемные элементы и максимально быстро исправлять ошибки.

Когда схема проверена и готова к расчетам, в дело вступает расчетный модуль SGTFLOW , о котором будет рассказано ниже. После того, как расчет произведен, результаты расчета сохраняются вместе со схемой, и в дальнейшем их можно просматривать, анализировать и выводить в отчетах без обращения к SGTFLOW .

Функция анализа результатов расчетов помогает нам прямо на схеме увидеть распределение отдельных параметров по элементам трубопроводной сети. Например, как распределены удельные перепады давления, скорости потоков, расходы жидкости, нефти, газа, скорости коррозии и так далее…

Необходимой частью представления технических характеристик и технологических параметров являются различного рода отчеты в формате Microsoft Excel . Среди них:

«Перечень ответственных трубопроводов», «Гидравлические параметры эксплуатации трубопроводов», «Натурные остатки нефти, воды и свободного газа», «Скорость коррозии и гидравлические режимы работы трубопроводов», «Добыча нефти, воды и газа». А при возникновении необходимости со стороны заказчиков наши специалисты в короткие сроки могут создать любой отчет в нужной для конкретного пользователя форме.

SGTFLOW

Основная функция SGTFLOW - моделирование течения нефте-водо-газовой смеси и химреагентов в закольцованных рельефных трубопроводных сетях. Используемые методики гидравлического расчета основаны на разработках ВНИИГаз и НижневартовскНИПИнефть, и в дальнейшем доработанными в НИИ «СибГеоТех». Апробация и доводка методик происходила в течение 15 лет на месторождениях Нижневартовского района, что позволяет говорить об адекватности модели и достаточной точности расчета в широких диапазонах загрузок трубопроводов. Количество стоков, истоков и колец в модели трубопроводной сети не ограничено, а к одному узловому элементу можно подключать неограниченное число участков трубопроводов.

Другой важной функцией является функция расчета скорости внутренней коррозии трубопровода, проводимая по методике РД 39-0147323-339-89-Р. Дополняя расчетную скорость коррозии информацией о структуре и режиме течения газожидкостного потока, SGTFLOW позволяет пользователям выделять наиболее коррозионно-опасные участки трубопроводов.

Для целей планирования ингибиторной защиты трубопроводов в SGTFLOW предусмотрена функция расчета концентрации реагентов по воде и по нефти, а так же расчет эффективности действия реагента. При этом дозировка реагентов может быть непрерывной или периодической, а количество одновременно используемых реагентов и блоков дозирования неограниченно.

Еще одна важная и востребованная функция – расчет оптимального диаметра трубопровода по критерию минимизации удельных энергетических затрат на транспорт продукции. Минимизация энергетических затрат на транспорт дает возможность потреблять меньше энергии в системах добычи и/или ППД, либо при тех же энергозатратах добывать больше продукции. Этим же целям служит и функция расчета энергозатрат на транспорт продукции по отдельным участкам и системе в целом.

Применение SGTPIPE / SGTFLOW

К настоящему моменту программный комплекс SGTPIPE / SGTFLOW прошел апробацию и используется на протяжении 5 лет проектными и нефтедобывающими предприятиями Нижневартовского района, среди которых: СП «Ваньеганнефть», Ханты-Мансийское региональное отделении РАЕН, ЗАО «Нигрус», НИЦ «Нефтегаз-1», НВЦ «Технефть», НТП «НефтеГазТехнология» и НИИ «СибГеоТех».

За это время с помощью SGTPIPE / SGTFLOW было решено множество различных задач, самые актуальные из которых мы рассмотрим в ходе данной работы.

Подбор диаметра трубопровода

Одной из самых распространенных задач, для решения которой проводятся имитационные гидравлические расчеты трубопроводов, является задача подбора диаметра планируемого к строительству трубопровода. Обычно она сводится к обеспечению заданной пропускной способности при определенном максимальном перепаде давления, который определяется ограничениями, накладываемыми системами добычи и/или подготовки нефти и газа.

Наряду с выполнением этих условий SGTPIPE / SGTFLOW позволяет использовать еще два дополнительных критерия:

§ Обеспечение технологической защиты трубопроводов от коррозии

§ Минимизация удельных энергетических затрат

Контроль скорости смеси, расчетной скорости коррозии и структуры газожидкостного потока позволяет выявить и избежать коррозионно-опасных режимов течения, что в дальнейшем позволяет уменьшить затраты на защиту трубопровода от коррозии и увеличить срок его службы.

Расчет оптимального диаметра трубопровода по критерию минимизации удельных энергетических затрат на транспорт продукции позволяет максимально экономить на общих энергетических затратах по всем системам обустройства, что при благоприятных условиях может повысить общую добычу нефти.

Необходимо отметить, что выбор оптимального диаметра по одному из критериев зачастую будет неэффективным по другому. Так, например, оптимизация диаметра трубопровода по энергетическому критерию ведет к завышению диаметров и часто влечет коррозионно-опасные режимы течения.

Таким образом, окончательный выбор диаметра производится пользователем на основе результатов моделирования различных вариантов диаметра трубопровода. У пользователя появляется возможность самостоятельно оценить все преимущества и недостатки каждого из вариантов, и принять наилучшее для конкретной ситуации решение.

Анализ текущего состояния трубопроводных систем.

Характерная особенность внутрипромысловых трубопроводных систем - неравномерная загрузка отдельных участков, обусловленная низкой достоверностью исходных данных, используемых при проектировании трубопроводов, и отсутствием информации о режимах течения по участкам трубопроводов при эксплуатации. Другая причина неравномерности режимов эксплуатации - строительство новых скважин и подключение их к действующим трубопроводам, а также проведение различного рода мероприятий по повышению дебитов добывающих скважин и нефтеотдачи пластов.

Поэтому воздействия на эти системы, например, увеличение пропускной способности перегруженных участков, достигаемое при сравнительно небольших затратах, обычно весьма заметно влияют на режимы эксплуатации всей системы обустройства.

С 2000 года СП «Ваньеганнефть» использует программный комплекс SGTPIPE / SGTFLOW для поддержания постоянно-действующей модели систем нефтегазосбора и трубопроводов ППД Ай-Еганского и Ван-Еганского месторождений.

С самого начала был проведен анализ текущего состояния трубопроводных сетей, выявлен ряд перегруженных участков, в частности на подходе к ЦПС и северном направлении нефтесбора Ван-Еганского месторождения, смоделированы различные варианты реконструкции, а в дальнейшем выбраны и реализованы наиболее эффективные с технико-экономической точки зрения.

В одном случае только перераспределением потоков путем закрытия/открытия задвижек удалось разгрузить трубопроводы северного направления и снизить давления на 1,5-2 ат.

Оптимизация трубопроводных сетей в рамках процедур планирования их ремонтов и реконструкции

Ван-Еганское месторождение в настоящее время находится на этапе развития. Строятся новые кусты, бурятся новые скважины, что приводит к увлечению и перераспределению загрузок трубопроводов.

Кроме того, часть трубопроводов имеет срок службы более 10 лет, регулярно возникает потребность в их плановом ремонте либо замене на новые. При этом, естественно, встает вопрос выбора диаметра нового трубопровода с учетом уже существующей системы обустройства и планируемой динамики увеличения добычи.

За время использования SGTPIPE / SGTFLOW при планировании мероприятий по ремонту и реконструкции системы нефтесбора Ван-Еганского месторождения была смоделирована и обоснована целесообразность целого ряда мероприятий, таких как:

§ Выбор диаметров и структуры новых трубопроводов для компенсации запуска бескомпрессорного газлифта на К. 40Б

§ Аренда у сторонней организации трубопровода, позволившая на время строительства разгрузить существующую систему нефтесбора и избежать потерь в добыче нефти.

§ Выбор места размещения и запуск в эксплуатацию устройства предварительного отбора газа (УПОГ), позволившее отделить часть свободного газа и транспортировать по отдельному трубопроводу, что более чем на 60% снизило пульсации газожидкостного потока на входе ЦПС, существенно уменьшить нагрузку на отдельные трубопроводы данного направления, и в результате отказаться от их реконструкции.

Кроме того, предварительное моделирование на системе нефтесбора мероприятий по вводу в эксплуатацию новых скважин, различных мероприятий по повышению нефтеотдачи позволило одновременно планировать мероприятия по реконструкции и/или перераспределению потоков в нефтесборной сети, тем самым сохраняя status quo . По нашим расчетам, подтверждаемым пассивными экспериментами, это позволило увеличить эффективность мероприятий по скважинам в среднем на 10% .

Планирование ингибиторной защиты от коррозии и оценка ее экономической эффективности

Как известно, ингибиторы коррозии условно делят на водорастворимые, нефтерастворимые и нефтеводорастворимые. Эффективность использования разных типов ингибиторов по разному зависит от скорости течения газожидкостного потока, структуры потока и обводненности смеси. Водорастворимые ингибиторы малоэффективны при больших скоростях потока, в то время как нефтерастворимые – при малых скоростях с расслоенным режимом течения.

Использование SGTPIPE / SGTFLOW позволяет осуществлять постоянный мониторинг технологических параметров эксплуатации всех участков нефтесбора, рассчитывать скорость коррозии и выявлять участки с расслоенными режимами течения газожидкостной смеси.

Именно на основе этой информации, а так же данных с точек коррозионного мониторинга, в СП «Ваньеганнефть» происходит планирование ингибиторной защиты внутрипромысловых трубопроводов. Кстати, количество и место расположения точек коррозионного мониторинга тоже выбирается на основе этой же информации.

В процессе планирования ингибиторной защиты производится моделирование вариантов размещения точек подачи и дозировок ингибиторов, которое дает полную информацию о концентрации каждого типа ингибитора в воде и нефти по всей системе, а так же о его эффективности в каждой точке трубопроводной сети. Это позволяет контролировать дозировку таким образом, чтобы на всей системе она не снижалась ниже минимальнодопустимой, что могло бы привести не только к уменьшению защитного эффекта, но и к отрицательному эффекту. А знание цены и необходимого расхода для каждого типа ингибитора позволяет сравнивать и выбирать оптимальный вариант ингибиторной защиты по экономическому критерию.

Таким образом, рациональная организация системы мониторинга коррозионной обстановки и подачи подходящего ингибитора коррозии в СП «Ваньеганнефть» обеспечивает достижение более 90% уровня защиты системы и многократное снижение аварийности при затратах на ингибиторную защиту ниже 2,5 руб. на 1 т добываемой жидкости.

Более подробно вопрос организации ингибиторной защиты освещен в статье И.С. Сивоконя «Опыт реализации комплексной защиты от коррозии в ООО СП Ваньеганнефть», размещенной на сайте www . oil - info . ru в разделе «Трубопроводы».

Заключение

Таким образом, использование программного комплекса SGTPIPE / SGTFLOW только по одному Ван-Еганскому месторождению позволило:

• поддерживать стабильную работу существующего фонда скважин при планомерной реконструкции системы нефтесбора;
• увеличить эффективность мероприятий по вводу новых скважин в среднем на 10% (дополнительные добыча нефти порядка 25 500 тонн в год);
• рекомендованное строительство УПОГа позволило уменьшить пульсации давления на входе в ЦПС более чем на 60% и на порядок уменьшить нагрузку на отдельные трубопроводы, в результате отказаться от их реконструкции;
• за счет рациональной организации системы мониторинга коррозионной обстановки и подачи подходящего ингибитора коррозии достичь более 90% уровня защиты системы и многократное снижение аварийности при затратах на ингибиторную защиту ниже 2,5 руб. на 1 т добываемой жидкости.

Не секрет, что подобное специализированное программное обеспечение стоит не дешево. Для уменьшения затрат НИИ «СибГеоТех» предлагает технологию проведения расчетов на сервере SGTFLOW через Интернет. В этом случае заказчику необходимо приобрести только клиентскую часть SGTPIPE, что в разы дешевле полнофункционального комплекса. В то же время заказчик имеет возможность создавать/редактировать/хранить схемы трубопроводных систем и результаты расчетов у себя на локальной машине.

 В дополнение к этому мы в обязательном порядке проводим обучение будущих пользователей работе с SGTPIPE / SGTFLOW и их дальнейшее сопровождение.

Другим вариантом сотрудничества может быть передача всего объема работ в НИИ «СибГеоТех». В этом случае заказчику необходимо предоставить только исходные данные в произвольной форме и согласовать с нами техническое задание. Оно может включать создание схемы и расчет трубопроводной сети, анализ «узких мест» и рекомендации по их устранению, выбор оптимального варианта реконструкции с учетом Ваших критериев и ограничений, анализ коррозионной ситуации и планирование ингибиторной защиты, а так же технико-экономическое обоснование прелагаемых нами мероприятий.

По вопросам сотрудничества и приобретения SGTPIPE / SGTFLOW обращайтесь к нам через раздел контакты.

Смотри также:

Коментарии (7)

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять коментарии.
Пожалуйста зарегистрируйтесь или войдите в ваш аккаунт.