Разработка модели и алгоритмов функционирования газлифтной скважины как объекта системы оперативного управления
Диссертация
Большие запасы сжатого газа в районах Западной Сибири и развитие технологий изготовления подземного оборудования и канатного инструмента, позволили в 70-х гг. XX в. активно применять газлифтный способ эксплуатации на территории бывшего СССР. Газлифтный способ эксплуатации популярен за рубежом, так в компании British Petroleum газлифт составляет 46,5% от всех механизированных способов добычи… Читать ещё >
Содержание
- ГЛАВА 1. ТЕХНОЛОГИЯ ГАЗЛИФТА. МОДЕЛИ ГАЗОЖИДКОСТНЫХ ПОТОКОВ. МЕТОДИКИ РАСЧЕТА ГАЗЛИФТНЫХ ПОДЪЕМНИКОВ. ТРЕБОВАНИЯ К МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ
- 1. 1. Газлифтный комплекс
- 1. 2. Газлифтныс установки. Типовые компоновки газлифтных скважин
- 1. 3. Выбор типа газлифтной установки. Периодический газлифт
- 1. 4. Структуры восходящего газожидкостного потока
- 1. 5. Модели движения газожидкостного потока. Требования к математической модели
- 1. 6. Методики расчета параметров движения газожидкостного потока
- ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА ДИНАМИЧЕСКОЙ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ГАЗЛИФТНОЙ СКВАЖИНЫ
- 2. 1. Допущения динамической математической модели работы газлифтной скважины
- 2. 2. Уравнения сохранения и замыкающие уравнения динамической математической* модели газлифтной скважины
- 2. 2. 1. Уравнения сохранения
- 2. 2. 2. Формулы расчета параметров газа
- 2. 2. 3. Формулы расчета параметров жидкости
- 2. 2. 4. Формулы расчета параметров смеси
- 2. 3. Решение системы уравнений динамической математической модели газлифшой скважины
- 2. 3. 1. Решение системы дифференциальных уравнений в частных производных, описывающих движение однофазного потока
- 2. 3. 2. Решение системы дифференциальных уравнений в частных производных, описывающих движение двухфазного потока
- 2. 3. 3. Начальные условия
- 2. 3. 4. Граничные условия для периода продавливания
- 2. 3. 5. Граничные условия для периода лифтнрования
- 213. 6. Граничные условия для периода выброса
- 2. 3. 7. Граничные условия для периода стекания
- 2. 3. 8. Граничные условия для периода накопления.8С
- 2. 4. Передвижение границ раздела фаз
- 2. 5. Образование фаз при передвижении границ. Смена периодов работы скважины,
- ГЛАВА 3. АЛГОРИТМ И ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС РАСЧЕТА РЕЖИМОВ РАБОТЫ ГАЗЛИФТНОЙ СКВАЖИНЫ
- 3. 1. Анализ существующих программныхкомплексов
- 3. 2. Алгоритм расчета параметров движения ГЖП на основе разработанной модели
- 3. 3. Программный комплекс расчета параметров движения ГЖП
- 3. 4. Пример расчета газлифтной скважины с помощью программного комплекса
- ГЛАВА 4. РАСЧЕТ РЕЖИМА РАБОТЫ ГАЗЛИФТНОЙ СКВАЖИНЫ С ПОМОЩЬЮ РАЗРАБОТАННОГО ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА. СХЕМА ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА В СИСТЕМЕ АВТОМАТИЗАЦИИ
- 4. 1. Расчет режимов работы скважины, эксплуатируемой периодическим газлифтом с отсечкой газа на устье
- 4. 2. Программный комплекс оперативного управления скважиной в системе АСУТП газлифтного комплекса
Список литературы
- Андреев В.В., Уразаков K.P., Далимов В. У. Справочник по добыче нефти, М., Недра-Бизнесцентр, 2000, 374 с.
- Александров A.M. Контейнерный трубопроводный пневмотранспорт, «Машиностроение», 1979, 263 с.
- Альтшуль А.Д. Гидравлические сопротивления, 2-е изд., М., Недра, 1982, 224 с.
- Альтшуль А.Д., Киселев П. Г. Гидравлика и аэродинамика. М., Изд., лит. по строительству, 1965, 273 с.
- Арманд A.A., Невструева Е. И. Исследование механизма движения двухфазной смеси в вертикальной трубе // Изв. ВТИ, 1950, № 2.
- Бабенко К. П., Воскресенский Г. П., Любимов А. Н., Русанов В. В. (1964) Пространственное обтекание гладких тел идеальным газом, Наука, Москва.
- Барашкин PJL Моделирование движения газожидкостной смеси в насосно-компрессорных трубах газлифтной скважины // Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности, 2011, № 5 -с. 41−46
- Барашкин Р.Л., Попадько В. Е. Программный комплекс расчета режима работы газлифтной скважины // Территория НЕФТЕГАЗ, 2011, № 3. — с. 12−16
- Барашкин Р.Л. Применение метода характеристик для решения задачи движения жидкости в подъемнике // Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности, 2009, № 12. с. 25−29
- П.Басниев К. С., Дмитриев Н. М., Розенберг Г. Д. Нефтегазовая гидромеханика: Учебное пособие для вузов. — М. — Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2005, 544 с.
- Белоцерковский О. М., Северинов Л. И. (1973) Консервативный метод «потоков» и расчет обтекания тела конечных размеров вязким теплопроводным газом, Ж. вычисл. машем, и машем, физики 12, № 2," 385−397.
- Белоцерковский О. М. (1984) Численное моделирование в механике сплошных сред, Наука, Москва.
- Березин И.С., Жидков Н. П. Методы вычислений т.2, Москва, 1959, -620 стр.
- Брил Дж.П., Мукерджи X. Многофазный потока в скважинах. — Москва-Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2006. 384 стр.
- Гиматудинов Ш. К. Справочное руководство по проектированию разработки и эксплуатации нефтяных месторождений. Добыча- нефти. -М.: Недра, 1983, 455 с.
- Гимер П.Р. Математическое моделирование движения двухфазной многокомпонентной смеси в вертикальных скважинах. Академия нефти и газа имени И. М. Губкина. Дисс. к.т.н., Москва, 1992.
- Годунов С.К. (1959) Разностный метод численного расчета разрывных решений гидродинамики, Мат. сборник 47 (89), № 3, 271−306.
- Головачев Ю.П. (1996) Численное моделирование течений вязкого газа в ударном слое, Наука/Физматлит, Москва.
- ГОСТ 30 319.0,1,2,3−96 Газ природный. Методы расчета физических свойств. Общие положения. Минск, 1996 г.
- Дане X., Рос Н. Подъём газожидкостных смесей с забоя скважин // VI
- Всемир. конгр. нефтяников во Франкфурте-на-Майне М.: ЦНИИТЭнефтегаз, 1964.-е. 100−136.
- Дедеш В. В. (1991) Об одном методе построения схем типа Годунова, Доклады АН СССР 321, № 1, 36−39.
- Диб Айман Реда Разработка методики расчёта параметров работы скважин при периодическом газлифте. Дис., к.т.н. М., 2000.
- Елисеев С. Н. (1983) Модифицированный метод характеристик для расчета двумерных сверхзвуковых течений газа с выделением разрывов, Труды ЦАГИ, № 2199, 3−36.
- Ершов Т.Б. Математическое моделирование нестационарных газожидкостных потоков в системе пласт-скважина. РГУНГ имени И. М. Губкина. Дисс. к.т.н., Москва, 2007.
- Зайцев Ю.В., Максутов P.A., Чубанов О. В. и др. Справочное пособие по газлифтному способу эксплуатации скважин. М., Недра, 1984. -360с.27.3айцев Ю.В., Максутов P.A., Чубанов О. В. и др. Теория и практика газлифта. М.: Недра, 1987. 256 — 256 с.
- Исаев В.И. Гидродинамика двухфазных смесей в процессах бурения нефтяных и газовых скважин. Дисс. д.т.н. РГУНГ имени И. М. Губкина, Москва, 2009.
- Исаев В.И., Барашкин PJL, Самарин И.В. Статья. Нестационарный процесс заполнения газом кольцевого пространства скважины с использованием метода характеристик. Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности. — 2007, № 10, с.38−43.
- Ковеня В. М., Тарнавский Г. А., Черный С. Г. (1990) Применение метода расщепления в задачах аэродинамики, Наука, Новосибирск.
- Крылов А.П. Расчёт подъёмников для эксплуатации компрессорных и фонтанных скважин // Нефтяное хозяйство. № 2, 1934. с. 24−33.
- Крылов А.П. Потери трения и скольжения при движении жидкости и газа по вертикальным трубам // Нефтяное хозяйство. № 6, 1935. с. 35 42.
- Куликовский А.Г., Погорелов Н. В., Семенов А. Ю. Математические вопросы численного решения гиперболических систем уравнений М.: Физматлит, 2001
- Куропатенко В. Ф. (1966) О разностных методах для уравнений гидродинамики, Труды Машем, ин-та им. В. А. Стеклова АН СССР 74, Ч. 1, 107−137.
- Кутателадзе С.С., Стырикович М. А. Гидродинамика газожидкостных систем. М.: Энергия, 1976. — 296 с.
- Леонов В.А. Разработка и внедрение методов и средств адаптивной оптимизации процесса газораспределения при эксплуатации газлифтного комплекса. Дисс. д.т.н., РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина, Москва, 2000.
- Леонов Е.Г., Исаев В. И. Осложнения и аварии при бурении нефтяных и газовых скважин: Учеб. для вузов: в 2 частях. — 2-е изд., испр. и доп. — М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2006. 4.1: Гидроаэромеханика в бурении. — 413 с.
- Ляхов В.' Н. (1974) Сглаживание и искусственная вязкость при расчетах двумерных нестационарных течений с разрывами, Числ. методы мех. сплошн. среды 5, № 3, 69−74, Новосибирск.
- Магомедов К. М., Холодов А. С. (1988) Сеточно-характеристические численные методы, Наука, Москва.
- Магомедов К. М. (1966) Метод характеристик для численного расчета пространственных течений газа, Вычисл. матем. и матем. физики 6, № 2, 313−325.
- Мамаев В.А., Одишария Г. Э., Клапчук О. В. и др. Движение газожидкостных смесей в трубах. М.: Недра, 1978. — 270 с.
- Мищенко И.Т., Сахаров В. А., Грон В. Г., Богомольный Г. И. Сборникзадач по технологии и техники нефтедобычи: Учебн. пособие для вузов. -М.: Недра, 1984.-272 с.
- Мохов М.А., Сахаров В. А. Фонтанная и газлифтная эксплуатация скважин: Учеб.* пособие для вузов. М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2008.-188 с.
- Муравьев И.М., Крылов А. П. Эксплуатация нефтяных месторождений. M.-JL: Гостоптехиздат, 1949. — 776 с.
- Мусаверов Р.Х. Расчет давления по длине НКТ в высоко дебетных скважинах. // В кн.: Молодежь и научно-технический прогресс в нефт. и газовой промышленности: Тез. докл. Всесоюз. конф. мол. уч. и спец. -М.: 1981.
- Мусаверов Р.Х. Разработка методики расчета высоко дебитного газлифта на примере месторождения Самотлор. Дисс. к.т.н., Институт нефти и газа имени И. М. Губкина, Москва, 1986.
- Нигматулин Р.И. Динамика многофазных сред. Ч. I. II М.: Наука, Гл. ред. физ-мат. лит., 1987 — 464 с.
- Нормы технологического проектирования магистральных газопроводов (НТП МГ). М., ООО ВНИИГАЗ, ООО ИРЦ, «Газпром», 2003.
- Попов В.А., Шибанов В. А., Гречнев Н. П., Вершинин Ю. Н., Леонов В. А., Шигапов P.P. Повышение эффективности эксплуатации газлифтного комплекса на месторождениях Западной Сибири: Обзорная информация Сер. Нефтепромысловое дело, вып. 6 (47) М., 1985.
- Рождественский Б. Л., Яненко Н. Н. Системы квазилинейных уравнений и их приложения к газовой динамике, М., Наука, 1978, 687с.
- Русанов В. В. (1968) Разностные схемы третьего порядка точности для сквозного счета разрывных решений, Доклады АН СССР 180, № 6, 13 031 305.
- Русанов В. В. (1963) Характеристики общих уравнений газовойдинамики, Ж вычисл. матем. и матем. физики 3, № 3, 508−527.
- Самарский А. А., Попов Ю. П. (1975) Разностные схемы газовой динамики, Наука, Москва.
- Самарский A.A., Попов Ю. П. Разностные методы решения задач газовой динамики М.: ФизматЛит, 1992
- Сахаров В.А. Основные закономерности, работы и расчеты промысловых газожидкостных подъемников в осложненных условиях эксплуатации. Дисс. д.т.н., Москва, Институт нефти и газа имени академика И. М. Губкина, 1990.
- Сахаров В.А., Мохов М. А. Гидродинамика газожидкостных смесей в трубах и промысловых подъемниках. М.: ФГУП Изд-во «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина, 2004. — 398 с.
- Середа Н.Г., Сахаров В. А., Тимашев А. Н. Спутник нефтяника и газовика: Справочник. М.: Недра, 1986. — 235 с.
- Телетов С.Г. Уравнение гидродинамики двухфазных жидкостей // ДАН СССР, т.50,1945. с. 99−102.
- Телетов С. Г. Вопросы гидродинамики двухфазных смесей. Вестник МГУ. Серия математики, № 2. 1958. с. 15−27.
- Толстых А. И. (2000) О построении схем заданного порядка с линейными с линейными комбинациями операторов, Ж. вычисл. матем. и матем. Физики 40, № 8, 1206−1220.
- Уоллис Г., Одномерные двухфазные системы, М.: Издательство «Мир», 1972, 440 с.
- Чисхолм, Д. Двухфазные течения в трубопроводах и теплообменниках. Пер. с англ. Пер. изд.: Великобритания, 1983 М.: Недра, 1986 — 204 с.
- Шарифов М. 3. оглы, Исследование и оптимизация режимов эксплуатации газлифтных скважин, Дисс. к.т.н., НижневартовскНИПИнефть, Нижневартовск, 1991
- Шпильрайн Э.Э., Кессельман П. М. Основы теории теплофизическихсвойств веществ. М., Энергия, 1977, 248 с.
- Шокин Ю. И., Яненко Н. Н. (1985) Метод дифференциального приближения. Применение к газовой динамике- Наука, Новосибирск.
- Щуров В.И. Технология и технология добыча нефти: Н.: Недра, 1983, 510 с.
- Anderson D. А. (1974) A comparison of numerical solutions to the inviscid equations of fluid motion, J. Comput. Phys. 15, No. 1, 1−20.
- Ansari A.M. et. At. A comprehensive mechanistic model for two-phase flow in wellbores. SPEPF, May, 1994. 143.
- Asheim H. MONA, an accurate two-phase well flow model based on phase slippage. SPEPE, May, 1986. p.221.
- Aziz K., Govier G.W., Fogarasi H. Pressure drop in wells predicting oil and gas. Jorn. Can. Petr. Tech., July Sept., 1972. — p.38.
- Baxendell P.B., Thomas R. The calculation of pressure gradients in high-rate flowing wells. JPT., October, 1961. p. 1023−1028.
- Beggs H.D., Brill J.P. A study of two-phase flow in inclined pipes. J.P.T., May, 1973.-p. 607−617.
- Chierici G.L., Giucci G.M., Sclocchi G. Two-phase vertical flow in oil wells — prediction of pressure drop. JPT, August, 1974. p. 927.
- Dunham C., Lea J.F. A flexible method of artificial lift, Rogtec, 10, p. 5878.
- Emery A. F. (1968) An evaluation of several differencing methods for inviscid flow problems, J. Comput. Phys. 2, No. 3, 306−331.
- Fancher G.H. Jr. and Brown K.E. Prediction of pressure gradients for multiphase flow in tubing. SPEJ, March, 1963. — p. 59−69.
- Gottlieb D., Turkel E. (1978) Boundary conditions for multistep finite-difference methods for time-dependent equations, J. Comput. Phys. 26, No. 2, 181−196.
- Hagedorn A.R., Brown K.E. Experimental study of pressure gradientsoccuring during continuous two phase flow in small — diameter vertical conduits. J.P.T., April, 1965, — p.475.
- Hasan A.R., Kabir C.S. A study of multiphase flow behavior in vertical wells. SPEPE, May, 1988. p.263.
- Higbie L. C, Plooster M. N. (1968) Variable pseudoviscosity in one-dimensional hyperbolic difference schemes, J. Comput. Phys. 3, No. 1, 154 156.
- Holt M. (1977) Numerical Methods in Fluid Dynamics, Springer, New York.
- Kutler P., Lomax H., Warming R. F. (1973) Second- and third-order noncentered difference schemes for nonlinear hyperbolic equations, AIAA J. 11, No. 2, 189−196.
- Lorenz M. Die Arbeitsweise und berochnung des Drukvasserhebers Z. D. V. D. J., 1909.
- Moor T.F., Wild H.D. Experimental measurements of slippage in flow through vertical pipes. Petr. Dev. and Techn., 1931, pp. 296−319.
- Moretti G. (1987b) Computations of flows with shocks, in Annu. Rev. Fluid Mech. 19,313−337.
- Mukherjee H., Brill J.P. Pressure drop correlation for inclined two-phase flow. J. Energy Res. Tech., December, 1985. p. 107.
- Nind T.E.W. The Principles of Oil Well Production. New York, Me Lonald, 1981, p. 385.90.0rkeszewski J. Predicting two-phase pressure drops in vertical pipe, JPT, June, 1967. p. 829−838.
- Pauchon, C.L., Dhulesia, H., Cirlot, G.B., and Fabre, J, «TACITE: A Transient, Tool for Multiphase: Pipeline and Well Simulation,» paper SPE 28 545,1994.
- Pagano D. J., Plucenio A., Traple A., Gonzaga C. A. Controlling oscillations and? re-starting: operations in gas-lift wells. Departamento de. Automatic Sistemas Universidade Federal de Santa Catarina Florianopolis, SC, Brasil.
- Poetmann F.H., Carpenter P.G. The multiphase flow of oil, gas and water through vertical flow strings with application to the design and gas-lift installations. Drill. & Prod. Pract., 1952. p. 257.
- Richtmyer R. D., Morton К. W. (1967) Difference Methods for Initial-Value Problems, Interscience, New York. Рус. пер.: Рихтмайер P., Мортон К. (1972) Разностные методы решения краевых задач, Мир, Москва.
- MaIyshev A.S., Pashali A.A., Zdolnik С.Е., Volkov M.G. Remote well monitoring at Rosneft. Rogtec, number 22, 2010, p. 48−59
- Samarin I.Y., Barashkin R.L. Computer system of simulating operating duty of a gaslifting well. Tomsk, XI International Scientific and Practical Conference of Students, Post-graduates and Young Scientist, 2005.
- Taylor T. D., Ndefo E., Masson B. S. (1972) A study of numerical methods for solving viscous and inviscid flow problems, J. Comput. Rhys. 9, No. 1, 99−119.
- Turkel E. (1980) On the practical use of high-order methods for hyperbolic systems, J. Comput. Phys. 35, No. 3,319−340.
- User’s manual for API 14B. SSCSV sizing computer program, second edition. API, 1978.-p. 38−41.
- Yee H. C. (1989) A Class of High-Resolution Explicit and Implicit Shock-Capturing Methods, von Karman Institute for Fluid Dynamics Lecture Series 1989−04 (NASA TM-101 088).
- Web-сайт компании SCHLUMBERGER Электронный ресурс.-Режим доступа: http://www.slb.com, свободный.
- Web-сайт компании SPTGROUP Электронный ресурс.- Режим доступа: http://www.sptgroup.com, свободный.