1328
.pdfМинистерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Пермский национальный исследовательский политехнический университет»
С.В. Галкин, А.В. Распопов
ПРОЕКТИРОВАНИЕ РАЗРАБОТКИ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ ЗАЛЕЖЕЙ
Курс лекций
Утверждено Редакционно-издательским советом университета
в качестве учебного пособия
Издательство Пермского национального исследовательского
политехнического университета
2014
Стр. 1 |
ЭБ ПНИПУ (elib.pstu.ru) |
УДК 622.276 Г16
Рецензенты:
д-р техн. наук, профессор А.Н. Дроздов (Российский государственный университет нефти и газа
им. И.М. Губкина, г. Москва); д-р техн. наук, профессор, член-корр. РАЕН И.А. Швецов
(ЗАО «Нефтеотдача-сервис», г. Самара)
Галкин, С.В.
Г16 Проектирование разработки нефтяных и газовых залежей : курс лекций : учеб. пособие / С.В. Галкин, А.В. Распопов. – Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2014. – 133 с.
ISBN 978-5-398-01185-2
Рассмотрены вопросы обоснования этапов принятия проектных решений, начиная со стадий систематизации исходной информации по месторождениям углеводородов и заканчивая методами оценки экономической эффективности проектов. Приведены алгоритмы обоснования технологических решений в проектно-техноло- гической документации, включая анализ разработки месторождений. Рассмотрены вопросы комплексирования методов гидродинамического моделирования и аналого-статистических методов при проектировании разработки нефтяных месторождений.
Рекомендовано для бакалавров, специалистов, магистров и аспирантов нефтегазовых специальностей высших учебных заведений, сотрудников научных организаций, занимающихся созданием проектной технологической документации на разработку нефтяных и газовых месторождений, а также для широкого круга специалистов нефтяного профиля.
УДК 622.276
ISBN 978-5-398-01185-2 |
© ПНИПУ, 2014 |
Стр. 2 |
ЭБ ПНИПУ (elib.pstu.ru) |
ОГЛАВЛЕНИЕ |
|
Введение............................................................................................................. |
4 |
Тема 1. Особенности развития нефтегазового комплекса в современном |
|
мире........................................................................................................ |
5 |
Тема 2. Перспективы и планирование развития нефтегазового комплекса |
|
России. Основные положения «Генеральной схемы развития |
|
нефтяной отрасли» .............................................................................. |
10 |
Тема 3. Контроль и политика государства в сфере недропользования...... |
16 |
Тема 4. Лицензирование пользования недрами............................................ |
21 |
Тема 5. Запасы нефти и газа. Категории запасов месторождений |
|
углеводородов...................................................................................... |
27 |
Тема 6. Стадии разработки нефтяных месторождений................................ |
31 |
Тема 7. Обоснование коэффициентов извлечения нефти............................ |
34 |
Тема 8. Состав и содержание проектно-технологической |
|
документации....................................................................................... |
43 |
Тема 9. Геологическое моделирование залежей углеводородов |
|
при разработке проектно-технологической документации............. |
51 |
Тема 10. Обоснование технологических решений в проектно- |
|
технологической документации......................................................... |
65 |
Тема 11. Геолого-технологическое моделирование залежей |
|
углеводородов при разработке проектно-технологической |
|
документации....................................................................................... |
73 |
Тема 12. Применение аналого-статистических методов |
|
при проектировании разработки нефтяных месторождений........... |
85 |
Тема 13. Содержание технической части проектно-технологического |
|
документа............................................................................................. |
98 |
Тема 14. Проектирование разработки нефтегазовых, |
|
нефтегазоконденсатных и газовых залежей.................................... |
109 |
Тема 15. Содержание экономической части проектного |
|
технологического документа............................................................ |
112 |
Тема 16. Охрана недр при разработке месторождений |
|
углеводородов.................................................................................... |
124 |
Контрольные вопросы .................................................................................. |
127 |
Используемые при проектировании разработки нефтяных |
|
и газовых месторождений аббревиатуры.................................................... |
130 |
Список литературы....................................................................................... |
132 |
|
3 |
Стр. 3 |
ЭБ ПНИПУ (elib.pstu.ru) |
ВВЕДЕНИЕ
Рациональная разработка месторождений углеводородов ведется в соответствии с утвержденной недропользователем и согласованной государственными органами проектно-технологической документацией. Это требование закреплено в Законе «О недрах» РФ и обеспечивает соблюдение баланса интересов государства, как единственного владельца недр, и акционеров нефте- и газодобывающих компаний.
Проектные решения должны обеспечить организацию и проведение разработки месторождений с наибольшей технологической
иэкономической эффективностью, исключающей необоснованные потери ценного природного сырья. Эти требования достигаются соблюдением законодательства РФ и использованием современных технологий извлечения углеводородов.
Целью дисциплины является изучение основных требований к проектированию систем разработки нефтяных и газовых месторождений. При изучении дисциплины студенты осваивают основные принципы и методы проектирования разработки нефтяных
игазовых месторождений (залежей), получают навыки выполнения расчетов по прогнозной оценке основных технологических показателей.
4
Стр. 4 |
ЭБ ПНИПУ (elib.pstu.ru) |
Тема 1. ОСОБЕННОСТИ РАЗВИТИЯ НЕФТЕГАЗОВОГО КОМПЛЕКСА В СОВРЕМЕННОМ МИРЕ
Лекция – 2 часа
Мировые запасы и добыча нефти
По разведанным запасам нефти Россия (8,3 %) занимает 5-е место в мире после Саудовской Аравии (18 %), Канады (12,1 %, где значительная часть – «тяжелая» нефть, без которой Канада во 2-м десятке), Ирана (9,4 %), Венесуэлы (8,8 %). На долю этих 5 стран приходится более половины мировых извлекаемых запасов нефти. Для сравнения доли разведанных запасов США – 1,4 %, Казах-
стан – 3,9 %, ОАЭ – 6,6 %.
Лидер по запасам Саудовская Аравия, в течение многих лет (до 2001 г.) добывая 400 млн т в год, серьезно обгоняла всех в мире по добыче нефти. В 1994 г. добыча в России – 320 млн т, США – 340 млн т. Минимум добычи в России пришелся на 1998 г. – 300 млн т, США – 310 млн т, Саудовская Аравия – 420 млн т. Затем добыча в России и в Саудовской Аравии росла, в США резко падала. На 2007 г. в России – 490 млн т (13 %), Саудовская Аравия –
450 млн т (12 %), США – 250 млн т (7 %).
По экспорту нефти до 2002 г. Саудовская Аравия была безусловным лидером, обеспечивая 17–20 % мировых продаж, у России на тот период было 8 %. В 2002–2004 гг. основной прирост мирового экспорта нефти обеспечила именно Россия. С 2007 г. экспорт нефти из Саудовской Аравии и России составляет порядка 12–13 % от мирового (совместно более 25 %). Остальные мировые ведущие экспортеры – ОАЭ, Иран, Норвегия, Нигерия – совместно имеют
22 %.
5
Стр. 5 |
ЭБ ПНИПУ (elib.pstu.ru) |
Мировые запасы и добыча газа
По запасам газа Россия – безусловный лидер, в ее недрах сосредоточено более половины мировых ресурсов, а разведанные запасы составляют около 21 % мировых, у Ирана (2-е место) запасов в 2 раза меньше.
По валовой добыче газа сегодня Россия (2011 г.) стоит на 2-м месте, добывая 671 млрд м3 в год (при 815 млрд м3 в 1990 г.), на первом месте США – 700 млрд м3. У всех остальных стран добыча в несколько раз меньше. По товарной добыче Россия занимает 1-е место (21 % мирового производства и 25 % международных поставок), так как в США примерно 10–15 % добытого газа закачивается обратно в пласт для поддержания пластового давления (сайклингпроцесс).
Формирование цен на углеводороды
Главный фактор, стимулирующий рост цен, – это естественное падение добычи (4–5 % в год) на крупнейших разрабатываемых месторождениях мира. В результате усложняются условия разработки. По данным Кембриджской ассоциации энергетических исследований, индекс капитальных затрат в нефтегазовом секторе ежегодно растет на 10 %. С другой стороны в азиатских странахимпортерах ежегодно происходит увеличение потребности рынка. Например, в Китае и Индии, где проживает 3 млрд человек (40 % населения Земли), происходит планомерное увеличение автопарка.
Приведем сравнение годовых объемов добычи и потребления нефти:
США: производство – 0,9 т/чел., потребление – 3,2 т/чел.; Западная Европа: производство – 1,0 т/чел., потребление –
2,3 |
т/чел.; |
|
|
|
|
Россия: производство – 3,4 т/чел., потребление – 0,9 |
т/чел.; |
||
|
страны ОПЕК: производство |
– |
3,7 т/чел., потребление – |
|
0,9 |
т/чел. |
|
нефть является |
снижение |
|
Результатом высокого спроса |
на |
||
в последнем десятилетии резервных добывающих мощностей неф- |
||||
6 |
|
|
|
|
Стр. 6 |
ЭБ ПНИПУ (elib.pstu.ru) |
|
тедобычи, которые преимущественно находятся в Саудовской Аравии. Сегодня при среднегодовом уровне текущего потребления нефти в 12 млн т/сут резервные мощности составляют порядка 0,2 млн т/сут, что меньше в 3–5 раз их значений в 90-х гг. Этот фактор создает напряженность на рынке, не оставляя свободы маневра объемами добычи. Как итог, потребители наращивают складские запасы нефти, нагнетая ажиотаж на биржах и рост цен.
Начиная с 80-х гг. ХХ в. мировые цены на нефть формируются на 3 биржевых площадках: Нью-Йоркской (NYMEX) и Сингапурской (SYMEX) товарных биржах и Лондонской нефтяной бирже (IPE). Причем реальная нефть составляет лишь 1 % общего объема международной торговли. В основном на биржах торгуют фьючерсными контрактами, которые определяют согласованную цену нефти на будущие поставки. Мировые цены на газ привязаны к цене нефти.
С 2003 г. цены на нефть перестали реагировать на фактические показатели спроса и предложения. Например, к концу 2008 г. финансовый кризис обрушил цены до 30 $/bbl* с максимума в 130 $/bbl.
На начало 2009 г. почти все нефтегазодобывающие предприятия России работали в убыток, многие прекратили добычу. Затем цена на нефть постепенно восстановилась и к 2012 г. вновь составила 120 $/bbl. По одной из экспертных оценок (2010 г.), для крупнейшего мирового экспортера Саудовской Аравии минимальная выгодная цена нефти составляла 65 $/bbl, прогноз минимальной цены на 2035 г. – 100 $/bbl.
Приведем сравнительную себестоимость нефти (без налогов иамортизации) длярядароссийскихизарубежныхкомпаний(2011 г.):
«Роснефть» – 2,6 $/bbl (столь низка за счет больших дебитов нефти новых месторождений);
*В 1 т российской нефти марки Urals 7,28 баррелей. Далее для обозначения стоимости нефти (долларов за баррель) использован английский эквивалент $/bbl.
7
Стр. 7 |
ЭБ ПНИПУ (elib.pstu.ru) |
«ЛУКОЙЛ» – 4,0 $/bbl (высокие дебиты нефти для международных проектов – Казахстан и т.д.);
«Татнефть» – 4,8 $/bbl (гигантское Ромашкинское месторождение с созданной инфраструктурой);
«ТНК-ВР» – 5,0 $/bbl; «Газпромнефть» – 5,4 $/bbl; «Башнефть» – 7,3 $/bbl; «ВР» – 6,4 $/bbl; ConocoPhilips – 7,7 $/bbl; CNPC – 8,1 $/bbl;
Chevron – 10,0 $/bbl; ExxonMobil – 10,3 $/bbl.
Россия в мировой добыче углеводородов
В 1987 г. из СССР экспортировалось 137 млн т, при добыче 625 млн т (из них в РФ 570 млн т), что составляло 21 % от общемировых показателей. После распада СССР был длительный провал добычи. В 1994–1998 гг. добыча нефти падала до 300–310 млн т (8 % от мировой) со снижением экспорта до 127 млн т (1997 г.). В дальнейшем добыча в связи с ростом мировых цен начала расти, что позволило перевозить нефть в том числе железнодорожным транспортом.
За 2011 г. в России добыто более 500 млн т нефти и более 650 млрд м3 газа; за рубеж экспортировано 242 млн т нефти, 204 млрд м3 газа, а также 125 млн т нефтепродуктов. Россия удовлетворяет почти четверть мировых потребностей в природном газе и 12 % спроса на нефть и как минимум на ближайшие 2–3 десятилетия останется крупнейшим экспортером углеводородного сырья.
Зарубежным клиентам российская нефть поставляется в основном в виде смеси западносибирской и волго-уральской нефти, имеющей торговую марку Urals. Ее цена примерно на 1 % ниже североморской марки Brent.
Объемы экспорта российского газа, как правило, резко реагируют на его спрос в Европе. Экспорт газа в 1997 г. составил
8
Стр. 8 |
ЭБ ПНИПУ (elib.pstu.ru) |
201 млрд м3; в 2000 г. – 194 млрд м3; в 2004 г. – 200 млрд м3; в 2007 г. (теплые зимы в Европе) – 98 млрд м3.
Быстрыми темпами развивается производство сжиженного природного газа (СПГ). Транспортировка СПГ не требует строительства разветвленных трубопроводных систем, можно транспортировать танкерами, цистернами и т.п. Главный мировой импортер СПГ – Япония, основные экспортеры – Катар, Малайзия, Индонезия, Австралия, Алжир. В России производство СПГ запущено на юге Сахалина (ввод – 2009 г.), газ отправляется в азиатско-тихо- океанский регион.
В2011 г. из России экспортировано 190 млрд м3 трубного газа
и230 млрд м3 газа с учетом СПГ.
Естественный сбыт нефтепродуктов для России – это Западная Европа (80 % экспорта). Однако для многих стран здесь характерно снижение потребления энергоресурсов и удельного потребления энергии. Например, в Германии и Франции в период с 2001 г. идет сокращение потребления. К тому же европейские страны стараются снизить импорт из России, увеличивая поставки из ближневосточных стран и Африки.
На страны СНГ приходится 20 %, причем поставки газа в них ежегодно снижаются.
Рынок США для России неприемлем ввиду его удаленности, нефть туда поступает из Венесуэлы и Канады, поэтому главное перспективное направление экспорта – страны азиатско-тихоокеан- ского региона. К 2030 г. прогнозируют, что закупки здесь вырастут вдвое, а Китай догонит США по импорту углеводородов.
Несмотря на попытки Европы диверсифицировать поставки газа, такая ситуация, несомненно, сохранится очень долго, ведь здесь Россия в отличие от нефти – монополист. Международное энергетическое агентство (EIA) прогнозирует к 2030 г. рост экспорта газа в страны Западной Европы почти вдвое по сравнению с современным уровнем. По их же прогнозам, в страны азиатскотихоокеанского региона к 2030 г. может поставляться более 100 млрд м3 природного газа.
9
Стр. 9 |
ЭБ ПНИПУ (elib.pstu.ru) |
Тема 2. ПЕРСПЕКТИВЫ И ПЛАНИРОВАНИЕ РАЗВИТИЯ НЕФТЕГАЗОВОГО КОМПЛЕКСА РОССИИ. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ «ГЕНЕРАЛЬНОЙ СХЕМЫ РАЗВИТИЯ НЕФТЯНОЙ ОТРАСЛИ»
Лекция – 2 часа
Основные особенности нефтегазодобывающего комплекса России
Доход федерального бюджета на 45–50 % обеспечен нефтегазовым комплексом. Отрасль является локомотивом развития российской промышленности, так как 94 % оборудования в отрасли отечественного производства.
Государственным балансом в России учтено более 2700 нефтяных, газонефтяных и нефтегазоконденсатных месторождений. В распределенном фонде недр находится более 2100 объектов, заключающих 93 % разведанных запасов и 82 % предварительно оцененных запасов.
Запасы нефти категории АВС1 и С2 – секретны, по конденсату подготовлено соответственно 2 млрд и 1,5 млрд т. По перспективным ресурсам (С3) подготовлено для нефти 13 млрд т, для конденсата – 2 млрд т; по прогнозным ресурсам (D1 + D2) для нефти – 40 млрд т и для конденсата – 7 млрд т.
Две трети запасов нефти сосредоточены в Западной Сибири (преимущественно легкая нефть). Значительные запасы есть в Вол- го-Уральском регионе, Красноярском крае, Иркутской области, Республике Саха, в Баренцевом, Каспийском и Охотском морях. Свыше 2/3 разведанных запасов нефти России сконцентрированы в уникальных (с запасами более 100 млн т) и крупных (более 30 млн т) месторождениях.
10
Стр. 10 |
ЭБ ПНИПУ (elib.pstu.ru) |