Нефтепромысловая газовая система

Технология сбора и подготовки нефти нераздельно связана с технологией под-

готовки и использования воды и попутного нефтяного газа. В этом смысле все сооружения

промысла можно рассматривать раздельно: нефтяная система, система ППД и газовая си-

стема. Однако технология сбора и подготовки нефти и воды стали привычными, их разде-

ление на подсистемы смысла не имеет. Газовая система практически еще не сформирова-

лась. Даже на таком крупнейшем месторождении, как Самотлорское, созданы и функцио-

нируют отдельные элементы газовой системы, а на малых месторождениях эта система

находится в зачаточном состоянии. Причиной тому является особое отношение к попут-

ному нефтяному газу, как к отходу производства.

В состав объектов газовой системы нефтяного промысла должны входить:

1. Газосбор (от сепараторов установки подготовки нефти),

2. Газ на котельную и технологические печи,

3. Компрессорная для газа КСУ,

4. Промысловая КС для передачи газа на ГПЗ,

5. Газлифтная КС,

6. КС системы ППД,

7. Система сбора и переработки газового конденсата с КС,

8. Газоуравнительная система и улавливания легких фракций резервуарного

парка,

9. Факельная система высокого и низкого давления.

Динамика добычи газа за весь период разработки месторождения соответ-

ствует динамике добычи нефти.

Применительно к такой динамике рассмотрим, что означает требование лицен-

зионных соглашений на разработку месторождений о 95 % использовании газа.

Следует ли каждый год использовать не менее 95 % газа от его объема добы-

чи, или этот показатель должен определяться суммарно за весь период разработки. На

этот вопрос ответа пока не существует. При наличии переменной добычи газа нельзя со-

здать адекватную систему его использования. Это ограничение определяется технически-

ми возможностями применяемого технологического оборудования.

Компрессор для сжатия газа, сепаратор или абсорбер для его сепарации и

осушки не могут обеспечить любую производительность. Все технологическое оборудова-

ние рассчитывается на определенную производительность Q р и может работать в диапазоне

Q ф = (0, 7–1, 0) Q р.

Предположим, что максимальный объем добычи газа составляет 100 условных

единиц (у. е). Возникает вопрос, какой производительности должна быть компрессорная

- 29 -

станция, передающая этот газ на ГПЗ. В погоне за 95 %-ным использованием примем

станцию, производительностью, равной максимальному значению добычи газа – 100 у. е.

Такая станция может утилизировать не более 51 % газа за весь период разработки место-

рождения. Слева и справа от рабочей области КС остаются места, не охваченные систе-

мой использования, так как принятая КС не может эффективно работать при нагрузке,

менее 70 %.

При создании компрессорной станции важнейшее значение имеет выбор еди-

ничной мощности оборудования. Станция может состоять из одного или нескольких ком-

прессоров, работающих параллельно. Стоимость оборудования станции существенным об-

разом зависит от числа машин в ее составе. Ориентировочная зависимость стоимости

оборудования от числа машин представлена на графиках рис. 2.7.

Ранее мы рассмотрели задачу выбора молотка для забивания гвоздей одина-

кового размера. При подборе производительности КС, а так же единичной мощности

компрессора, приходится решать более сложную задачу: необходимо подобрать молоток

для забивания гвоздей разного размера, при этом выбор должен отвечать минимальным

затратам средств. Минимизация затрат требует, чтобы этот молоток был единственным и

не требовал замены при переходе к гвоздям другого размера. К сожалению, поставленная задача решения не имеет. Нельзя подобрать мощность КС, которая смогла бы эффектив-

но работать на всех стадиях и этапах разработки месторождения из-за значительной ди-

намики этого объекта.

2.7. Зависимость стоимости оборудования КС от единичной мощности ком-

Прессора

Для сравнения представим себе ситуацию, когда в бедной крестьянской семье

отправляют ребенка в первый класс и приобретают ему школьную форму. По износо-

стойкости материала костюм может служить 5–6 лет. При бережном обращении этот срок

можно довести до 10 лет. У родителей есть стремление подобрать такой костюм ребенку,

чтобы он носил его все 10 лет. Однако ребенок растет, а размер костюма не изменяется со

временем. Казалось бы задача не имеет решения. Однако решение этой проблемы найде-

но: для того, чтобы костюм полностью отработал свой потенциал, надо, чтобы на смену

одного ребенка пришел второй, затем третий и так далее. Наверное, поэтому в сельской

семье было по 8–10 детей.

Вопрос выбора единичной мощности агрегата для промысловой КС представ-

ляет собой типичную оптимизационную задачу. Агрегат, производительностью, равной

максимальной добыче газа, обеспечивает 51 % утилизации газа за весь период разработки

месторождения. Если снизить производительность компрессора, то за счет увеличения

продолжительности периода его работы доля утилизируемого газа будет возрастать до

некоторого значения, затем начнет снижаться. Поиск максимума интересующей нас

функции дает следующий ответ: производительность компрессора, равная 67, 1 % от

максимальной добычи газа при динамике, соответствующей треугольнику, обеспечи-

вает максимальный уровень утилизации газа, равный 67, 1 % от его ресурса. Более вы-

сокий уровень утилизации при использовании одного компрессора не возможен.

Рис. 2.7. Зависимость стоимости оборудования КС от единичной мощности ком-

прессора

1, 0

1, 2

1, 4

1, 6

1, 8

2, 0

2, 2

2, 4

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Количество компрессоров на КС, шт.

Относительная стоимость оборудования

Без резерва

С резервом 1 шт.

С резервом 2 шт.

- 30 -

Для повышения уровня утилизации необходима КС, состоящая из нескольких

агрегатов малой производительности (рис. 2.8.). Производительность этой станции мож-

но изменять во времени, например, путем реконструкции с добавлением одного дополни-

тельного компрессора. Расчеты показывают, что для достижения 95 % утилизации газа

потребуется строительство КС, в составе которой будет не менее 4 рабочих машин. Ра-

нее мы установили, что стоимость оборудования КС с 4 машинами дороже стоимости

равной ей по производительности КС с одной рабочей машиной на 60 %. Имеет ли

смысл строить более дорогую систему утилизации газа, если затраты на дешевую стан-

цию не окупаются?

На поставленный вопрос в действующем законодательстве ответ отрицатель-

ный. Строительство " себе в убыток" законами не предусматривается, так как такое строи-

тельство противоречит требованию экономической безопасности, которое нарушать не

следует.

Рассмотрим проблему выбора единичной мощности агрегата для утилиза-

ции установленного лицензионным соглашением объема газа. На графике (см. рис. 9)

представлены

параметры системы, состоящей из 4 рабочих агрегатов, способной передать

на переработку 95 % газа. Компрессорная станция развивается от одной машины до 4

машин, монтаж которых можно производить в разное время последовательно. Объем

утилизируемого газа на рис. 10 представлен площадью треугольника. Необходимо обра-

тить внимание на то, что полная утилизация газа, даже при многоэтапном вводе мощно-

стей, не возможна. Остаются свободными малые треугольники у мест начала и оконча-ния периодов работы компрессорных машин.

Рис. 2.8. Выбор единичной мощности агрегата

В табл. 2.1 представлены данные по эффективности агрегатов, определенной

отношением доли утилизируемого газа к их относительной стоимости.

Анализ представленных данных выявляет высокую эффективность агрегатов

№ 1 и 2, при низкой эффективности агрегатов № 3 и 4, продолжительность эксплуатации

которых существенно ниже нормативного срока амортизации.

Рис. 2.9. Выбор единичной мощности агрегата при измененной динамике разработки ме-

Сторождения

Таблица 2.1