Обоснование выбора рационального варианта разработки нефтяного (газового) месторождения с учетом всех факторов

Содержание

Введение

Современное состояние нефтедобывающей промышленности характеризуется тем, что наиболее доступные запасы нефти и газа постепенно истощаются и все большая доля добычи углеводородов приходится на месторождения со сложными геолого-физическими условиями, характеризующимися низкой проницаемостью коллекторов, высокой вязкостью нефти, неблагоприятным расположением месторождений (шельфы морей, заболоченность местности и др.).

В данной ситуации особенно актуально стоит вопрос о нахождении наиболее рационального способа  разработки углеводородного сырья.

Повышение эффективности  разработки этих запасов возможно при  использовании горизонтальных технологий. Под этим термином понимается бурение  и эксплуатация горизонтальных скважин  и боковых горизонтальных стволов, проведенных из старых горизонтальных скважин.

Их применение позволяет  решать ряд важных проблем: уменьшить  количество скважин на месторождениях; увеличить степень нефтеизвлечения; вовлечь в разработку труднодоступные  запасы и залежи высоковязкой нефти  и битумов, тонкие нефтяные пласты, имеющие обширную газовую шапку и подошвенную воду.

В данной курсовой работе мы проведем экономическую оценку альтернативных методов разработки углеводородного  сырья на примере конкретного  месторождения. Для расчета возьмем Северо-Комсомольское месторождение.

Целью исследования является рассмотрение вопроса о стоимостной  оценке альтернативных методов разработки Северо-Комсомольское месторождение.

Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи исследования:

1. изучить теоретические аспекты методики обоснования экономической эффективности разработки нефтяного (газового) месторождения;
2. произвести экономическую оценку разработки месторождения;
3. изучить влияние рисков на экономическую эффективность разработки нефтяного (газового) месторождения;
4. обосновать выбора рационального варианта разработки нефтяного (газового)  месторождения с учетом всех факторов.

Основными источниками  информации для написания данной работы являются учебные пособия  по экономической геологии, статьи, публикации, а также интернет ресурсы.

1. Методика обоснования экономической эффективности разработки нефтяного (газового) месторождения

Основным критерием  технико-экономической эффективности  геологоразведочных работ является открытие максимальных запасов нефти, газа и конденсата при наименьших затратах, а основными задачами оценки технико-экономической эффективности геологоразведочных работ является тщательный анализ результативности отдельных видов, стадий и этапов геологоразведочного процесса сточки зрения всех показателей, которые оказывают влияние на повышение качества и снижение стоимости работ [1].

Геологические и технические показатели геологоразведочного  процесса

Виды работ, проводимых при поисках и разведке нефтяных и газовых месторождений, характеризуются  разнообразием и различной значимостью технических и геологических показателей, используемых в целях изучения эффективности. Поэтому при анализе технико-экономической эффективности геологоразведочного процесса в целом или отдельных этапов и стадий (и даже видов работ), как правило, изучаются лишь основные показатели, обобщенно влияющие на конечную цель геологоразведочного процесса — подготовку промышленных запасов нефти и газа.

К числу основных региональных геологических и технических  показателей в первую очередь могут быть отнесены такие, как обеспеченность добычи запасами, степень разведанности территории, степень подтверждав мост и структур.

Под обеспеченностью  добычи запасами (или кратностью запасов) понимается отношение суммы остаточных извлекаемых запасов нефти (или газа) категорий А + В + С к суммарной годовой добычи нефти (или газа). Оно отображает состояние сырьевой базы и может быть определено в основном для нефтегазодобывающего района или страны в целом.

Обеспеченность добычи запасами — один из основных показателей, характеризующих общее состояние нефтегазодобывающей промышленности. Его значения по отдельным странам мира колеблется от 12 до 75 и более.

Степень разведанности  территории определяется количеством  проведенных геологоразведочных работ, приходящихся на единицу площади или объема осадочного комплекса исследуемого района. Могут быть учтены различные виды геологических и геофизических исследований, а также количество метров бурения или количество скважин на 1 км² площади или на 1 км³ осадочной толщи (или стратиграфического подразделения). Степень разведанности территории в целом как показатель, не имеющий непосредственного отношения к промышленной оценке конкретного месторождения, имеет большое значение в основном при прогнозной оценке территорий и отложений [3].

Степень подтверждаемости структур показывает, какое количество структур из числа подготовленных геологическими и геофизическими методами или структурным  бурением подтверждается глубоким бурением. Этот показатель в региональном масштабе отражает эффективность использования тех или иных методов в подготовке структур к глубокому поисковому бурению. При промышленной оценке нефтяного или газового месторождения он используется для доказательства правильности избранного комплекса исследований на стадии подготовки данной структуры к глубокому бурению.

К основным локальным  показателям относятся: продолжительность  поисково-разведочных работ, прирост  запасов на 1 м проходки {или на одну скважину), количество пробуренных  поисковых и разведочных скважин, общий объем проходки, средняя глубина скважин, объемы геолого-геофизических исследований, задолженные на открытие данного месторождения (партие-месяцы по видам работ), товарные качества нефтей и газов, средняя скорость проходки скважин.

Под продолжительностью поисково-разведочных работ понимается общее календарное время, затраченное на полный цикл геологоразведочного процесса от начала стадии региональных геолого-геофизических работ до даты, по состоянию на которую составляется отчет по промышленной оценке месторождения. При этом учитывается все календарное время, а также время каждой отдельной стадии и время, составляющее перерывы между отдельными стадиями (или видами работ).

Продолжительность поисково-разведочных  работ зависит как от ряда природных  и исторических факторов, так и от организации геологоразедочных работ на конкретной площади. Поэтому при изучении данного параметра, помимо календарного времени проведения работ и длительности перерывов в работе, необходимо учитывать объективные и субъективные факторы, влияющие на возможное сокращение сроков геологоразведочного процесса.

Отношение суммарного производительного  времени к общему календарному времени  соответствующего этапа или всего  геологоразведочного процесса, определяемое коэффициентом использования времени, характеризует организационную сторону геологоразведочных работ. Коэффициент использования времени выражается в долях единицы (или процентах) и определяется формулой:

При отсутствии каких-либо перерывов между отдельными видами и стадиями работ будет равен единице (или 100%), а чем более длительными будут перерывы между отдельными видами работ, тем меньшее значение он будет иметь. Этот коэффициент практически никогда не бывает равным единице, что свидетельствует о больших резервах в области улучшения организации геологоразведочных работ [5].

Коэффициент использования  времени является относительным  показателем. Его величина зависит  не только от длительности перерывов  между отдельными циклами и видами работ, но и от длительности самих циклов. Поэтому его следует рассматривать в комплексе с другими показателями и, в частности, в сравнении с общей продолжительностью этапов и стадий геологоразведочного процесса.

Затраты времени на единицу продукции являются важнейшим показателем в общенародном плане, поскольку характеризуют степень успешности работы геологоразведочного предприятия и способствуют определению рациональных направлений геологоразведочных работ в целом.

Прирост запасов на 1 м  проходки (или на одну скважину) определяется как частное от деления суммы извлекаемых (или балансовых), запасов нефти, газа и конденсата по вновь открытому или доразведанному месторождению на общий объем опорного, параметрического, структурного, поискового, разведочного, эксплуатационного, специального бурения, результатом которого являются приращенные извлекаемые (или балансовые) запасы.

Число пробуренных скважин  в значительной мере определяет собой  степень разбуренности (а при  прочих равных условиях — и в  разведенности) месторождения

Число скважин является основным показателем экономической  эффективности геологоразведочных работ, поскольку именно скважины определяют основную стоимость работ по разведке месторождения и так или иначе  степень его изученности и  подготовленности к разработке. При этом следует учитывать число скважин, пробуренных в контуре и за контуром месторождения, в сравнении с числом проектных эксплуатационных скважин и т.д.

Средняя глубина скважин  определяется как частное от деления  общего объема проходки на количество пробуренных скважин. Этот показатель характеризует примерные условия глубины залегания нефти и газа в недрах, а в связи, с этим и общие условия производства буровых работ на данном месторождении.

Товарные качества нефтей, газов и конденсата должны рассматриваться как с точки зрения возможностей их будущего использования, так и в отношении смешения их при транспортировке по нефте-газопроводам.

Геологоразведочный процесс  в общем производственном комплексе  народного хозяйства страны занимает особое место, обусловленное спецификой большого количества разнообразных видов работ, результаты которых не всегда приводят к созданию материальных ценностей. В связи с этим нередко к сфере материального производства относятся лишь работы, связанные с проведением глубокого поискового и разведочного бурения, результатом которого является открытие и подготовка запасов нефти и газа. Остальные предшествующие этому открытию геологические, геофизические и геохимические виды работ относятся к непроизводственной сфере как работы, в результате которых материальные ценности непосредственно не создаются.

Основными экономическими показателями, которые желательно изучать при промышленной оценке месторождений нефти и газа, являются капитальные вложения на производство различных видов работ геологоразведочного процесса, определяющие стоимость работ, а также себестоимость продукции и производительность труда [2].

Капиталовложения представляют собой совокупность затрат, направляемых на создание новых и реконструкцию и расширение действующих основных фондов производственной и непроизводственной сфер. Капитальные вложения складываются из затрат на все виды строительно-монтажных работ, приобретение оборудования, инвентаря, производство проектно-изыскательских и геологоразведочных работ, подготовку строительства и др.

Размер капитальных  вложений определяется и предполагаемыми  размерами месторождения (величиной  запасов). В связи с этим при  анализе экономической эффективности  геологоразведочных работ определяются удельные капитальные вложения, представляющие собой отношение капитальных вложений к сумме разведанных извлекаемых запасов промышленных категорий.

Под стоимостью геологоразведочных работ понимаются общие материальные затраты предприятий на выполнение того или иного вида работ, направленных на подготовку запасов в недрах.

В соответствии со степенью разведенности и изученности  месторождения, разведанные запасы нефти, газа и конденсата на разных стадиях качественно различны. На стадии подготовки площадей (структур) к поисковому бурению запасы могут быть разведаны по категории С , по окончании поискового этапа — до категорий С₁ + С₂ , а в результате проведения разведочных работ в целом — до В + С₁ + С₂. Различными являются и стоимость работ и величина запасов.

К общественно необходимым затратам (ОНЗ) на поисковом этапе относятся: геологическая съемка, геофизические и геохимические исследования, бурение скважин и другие виды работ поискового этапа (до получения первого промышленного притока нефти или газа) независимо от времени их проведения. На разведочном этапе в ОНЗ включаются затраты на работы, связанные с бурением разведочных (а иногда и параметрических) скважин, и дополнительные детальные геофизические исследования, в случае необходимости проводимые на разведочном этапе для уточнения характера и формы структуры [5].

Стоимость разведки единицы  запасов нефти и газа является важнейшим параметром, включаемым и  в себестоимость добычи нефти  или газа.

Под производительностью  труда понимается эффективность  производственной деятельности людей, выражаемая отношением количества произведенных материальных благ (в денежном или натуральном выражении) к затратам труда в единицу времени. Она определяется количеством затраченного времени на изготовление единицы продукции или количеством продукции, произведенной в единицу времени. Оценка производительности труда как показателя экономической эффективности геологоразведочных работ в целом чаще всего осуществляется путем определения затрат труда, приходящихся на 1 т разведанных извлекаемых запасов нефти (или конденсата) или 1000 м³ газа.

При определении эффективности  геологоразведочных работ как по месторождению, так и по району или  провинции (или стране в целом) большое  значение имеет сопоставительный анализ рассмотренных выше технико-экономических  показателей. Из известных методов такого анализа применительно к промышленной оценке месторождений нефти и газа особого внимания заслуживают методы сравнений, корреляционный и балансовый.

Метод сравнений применяется  для сопоставления фактических  технико-экономических показателей с плановыми, а также с тождественными показателями других месторождений для установления степени сходимости этих показателей. Обычно с плановыми сравнивают все те показатели, которые характеризуют производительность труда, себестоимость продукции, затраты на производство работ и т.д. С показателями других месторождений и районов сравнивают любые показатели в зависимости от целей анализа [7].

Корреляционный метод  используется для установления корреляционных связей между любыми двумя параметрами, характеризующимися наличием какой-либо зависимости (при прочих равных условиях). При анализе экономической эффективности геологоразведочных работ по районам или провинциям полезные результаты от корреляционного анализа могут быть получены на основании сопоставления различных экономических показателей между собой, экономических показателей с геологическими параметрами залежей и месторождений, а также некоторыми техническими параметрами. При выявлении общих закономерностей по району корреляционный анализ является полезным и для выяснения особенностей геологоразведочного процесса на отдельном месторождении.

При таком анализе могут быть использованы разнообразные сочетания показателей и параметров, к числу которых могут быть отнесены, например, следующие.

• Коэффициент использования времени — себестоимость единицы разведанных запасов нефти (или газа).
• Себестоимость единицы разведанных запасов — глубина нахождения залежи.

• Величина запасов — производительность труда и др.

Выбор показателей зависит  от целей анализа.

Балансовый метод представляет собой совокупность приемов и  расчетов, основанных на принципе равенства  величин ресурсов и их использования. Применительно к анализу геологоразведочных работ баланс может быть составлен  для: календарного времени производства геологоразведочных работ, общих затрат на геологоразведочные работы общего числа подготовленных и разведанных структур, общего числа скважин, запасов нефти и газа (по категориям запасов) и т.д. Общая формула балансового метода имеет вид: целое = часть₁ + часть₂ + . .. .

Баланс может быть составлен как в абсолютном значении того или иного параметра, так  и в процентном выражении [8].

Анализ эффективности  геологоразведочных работ включает широкий и разносторонний комплекс исследований и расчетов, без которых практически невозможна промышленная оценка месторождения и определение его народнохозяйственной значимости. При этом не только должна быть установлена экономическая и технологическая эффективность работ, но и приняты во внимание: товарные качества нефти (и газа) и потребность народного хозяйства в продуктах переработки данного вида углеводородов, орогидро-графические и климатические условия района расположения месторождения, удаленность месторождения от потребителя, условия разработки и транспортировки данного типа нефти и газа к потребителю и т.д.

2. Особенности разработки Северо-Комсомольского месторождения

2.1. Краткая геолого-промысловая характеристика месторождения

В административном отношении  Северо-Комсомольское месторождение  расположено в Надымском и Пуровском районах Ямало-Ненецкого автономного округа Тюменской области, характеризующихся относительно развитой инфраструктурой.

Ближайшими населенными  пунктами являются железнодорожная  станция Пурпе и г. Губкинский, расположенный на расстоянии 65 км по прямой на юго-восток. Город Надым (центр Надымского района) находится в 160 км на северо-запад, а г. Тарко-Сале (центр Пуровского района) – в 115 км на восток от района месторождения (рис. 1).

Рисунок № 1. Обзорная карта района расположения Северо-Комсомольского месторождения. Серым цветом выделен сухой газ, оранжевым – нефть, фиолетовым – конденсат и газ газовой шапки.

Действующий газопровод Уренгой-Вынгапур-Челябинск-Новополоцк находится в 65 км на юго-восток от территории месторождения. В связи с открытием ряда крупных месторождений, строительством газопроводов и железной дороги Сургут - Новый Уренгой в районе созданы условия для быстрого экономического развития.

Постоянно действующая  дорожная сеть на месторождении отсутствует. В качестве производственного транспорта используются тракторы и вездеходы. Перевозки груза и полевые геолого-геофизические работы осуществляются большей частью в зимний период после промерзания болот и рек. Регулярные грузоперевозки производятся с помощью авиации.

Близлежащими разрабатываемыми нефтегазовыми месторождениями являются: Губкинское (на востоке), Вьюжное, Известинское, Барсуковское, Комсомольское (на юго-востоке), Верхне-Пурпейское, Южно-Танловское (на юге), Меретаяхинское (на юго-западе).

В орогидрографическом  отношении территория месторождения расположена в области водораздела между речными системами рек Надым и Пур, представляющего собой полого-холмистую заболоченную равнину, абсолютные отметки которой колеблются в пределах от 51 до 87 м. Преобладают переувлажнённые болотные ландшафты. Заболоченные пространства занимают до 70% площади района. Наиболее расчлененные участки рельефа расположены в северной части месторождения. На водораздельных участках района развиты небольшие холмы и котловины термокарстового происхождения.

Климат рассматриваемой  территории резко-континентальный. Среднегодовая  температура составляет 6,7°С. Зима суровая и продолжительная (около 8 месяцев), с сильными морозами и устойчивым снежным покровом. Средняя температура января, самого холодного месяца, -25°С (с возможным понижением до – 61°С).

Снежный покров устанавливается  в середине октября, достигая 0,5 м  к началу декабря, и держится до середины мая. Продолжительность залегания  устойчивого снежного покрова 220-250 дней. Ледяной покров на реках и озёрах удерживается с середины октября до конца мая, толщина льда достигает 1,0 м.

Лето короткое (50-60 дней), прохладное, пасмурное, с частыми  осадками, заморозками. Июль – самый  теплый месяц, средняя температура +15°С, максимальные значения достигают +37°С. Годовая норма осадков составляет 450-500 мм; больше половины годовой суммы выпадает в виде дождей, в основном с апреля по октябрь.

Важнейшей особенностью природной обстановки района, как  и большей части Западно-Сибирской  плиты, является развитие многолетнемерзлых пород (ММП). Северо-Комсомольское месторождение расположено в северобореальной зоне разобщённого залегания многолетней мерзлоты водораздельно-долинного типа, которая характеризуется преимущественно двухслойным строением и прерывистым распространением реликтовой и современной мерзлоты, с колебанием среднегодовой температуры грунтов в пределах от –4 до +2,5єС.

Островная (современная) мерзлота в основном приурочена к  обширным участкам безлесных или  слабо залесенных торфяников и темнохвойных лесов с мощным моховым покровом и залегает непосредственно под слоем сезонного промерзания - протаивания, глубины которого колеблются от 0,5 до 1,5 м. В пределах залесенных участков (придолинных и водораздельных) и обширных болотных массивов мерзлые породы залегают на глубине первых десятков метров, либо вообще отсутствуют. Под руслами рек и под озёрами отмечаются сквозные и несквозные талики.

2.2. Характеристика альтернативных технологических вариантов разработки нефтяного (газового) месторождения

При бурении скважины проектируются горизонтальными, вертикальными или наклонными- направленными.

Горизонтальное бурение. В процессе пробуривания отверстий грунт разрабатывается при помощи бура или специальной фрезы. Затем при помощи специальной установки, представляющей собой вращающийся шнек, подается к выходному сечению в специальную камеру, из которой ведутся работы.

Преимуществом применения горизонтального  способа бурения является то, что длина проходимого участка составляет, до 6,5 м, после чего должно производиться наваривание внешней оболочки трубы. После этого работы по бурению могут быть продолжены. Число этих остановок определяется длиной проходки. При пробуривании участков длиной до 60 м для уменьшения необходимых усилий диаметр трубы может по длине несколько уменьшаться [4].

Для бурения и горизонтального  продавливания применяется установка  вихревого способа проходки, разработанная  на основе применяемой при вертикальном бурении установки с пневматическим приводом. В вихревую камеру, которая должна плотно входить в продавливаемую вперед трубу, периодически подается вода и воздух. Получаемая при этом смесь из воздуха, воды и разработанного грунта за счет постоянного повышенного давления в камере выдавливается в приемную камеру. Если этого давления оказывается недостаточно, то подается дополнительное давление воздуха, которое способствует продвижению смеси к выходному отверстию.

Установки для удаления воды и водопонижения  в отдельных случаях могут  быть представлены также дополнительными  пробуренными скважинами. Используемая для этого труба диаметром не более 150 мм имеет стальную направляющую головку, которая удерживается проходимым через нее специальным тросом. С нижней стороны этой трубы располагается металлическая лента.

Наклонными считаются скважины, отклонение которых от вертикали составляет: более 2º при колонковом бурении и более 6º - при глубоком бурении скважин. Отклонение скважины от вертикали может вызываться естественными условиями или искусственно.

Естественное искривление обусловливается  рядом причин (геологических, технических, технологических), зная которые, можно управлять положением скважины в пространстве. Под искусственным искривлением понимают любое принудительное их искривление.

Наклонные скважины, направление которых  в процессе бурения строго контролируется, называют наклонно направленными.

Наклонно-направленное бурение нефтяных и газовых скважин осуществляется по специальным профилям. Профили  скважин могут варьироваться, но при этом верхний интервал ствола наклонной скважины должен быть вертикальным, c последующим отклонением в запроектированном азимуте. Наклонно направленные скважины подразделяют на одно- и многозабойные.

При многозабойном бурении из основного, вертикального или наклонного ствола проходится дополнительно один или  несколько стволов.

Искусственное отклонение скважин широко применяется при  бурении скважин на нефть и газ. Искусственное отклонение скважин делится на наклонное, горизонтальное бурение, многозабойное (разветвленно-наклонное, разветвленно-горизонтальное) и многоствольное (кустовое) бурение.

Бурение этих скважин  ускоряет освоение новых нефтяных и газовых месторождений, увеличивает нефтегазоотдачу пластов, снижает капиталовложения и уменьшает затраты дорогостоящих материалов.

Искусственное отклонение скважин в нефтяном бурении в  основном осуществляют забойными двигателями (турбобуром, винтовым двигателем и реже электробуром) и при роторном способе бурения.

Горизонтальное и разветвленное  горизонтальное бурение применяются  для увеличения нефте- и газоотдачи продуктивных горизонтов при первичном  освоении месторождений с плохими  коллекторами и при восстановлении малодебитного и бездействующего фонда скважин.

Если при бурении  наклонной скважины главным является достижение заданной области продуктивного  пласта и его поперечное пересечение  под углом, величина которого, как  правило, жестко не устанавливается, то основная цель бурения горизонтальной скважины - пересечение продуктивного пласта в продольном направлении.

При этом протяженность  завершающего участка скважины, расположенного в продуктивном пласте (горизонтального  участка), может превышать 1000м.

Один из прогрессивных методов повышения технико-экономической эффективности проходки скважин - многозабойное бурение. Сущность этого способа бурения состоит в том, что из основного ствола скважины с некоторой глубины проводят один или несколько стволов, т.е. основной ствол используется многократно. Полезная же протяженность скважин в продуктивном пласте и, следовательно, зона дренирования (поверхность фильтрации) возрастают, поэтому значительно сокращается объем бурения по верхним непродуктивным горизонтам.

При многозабойном бурении нефтяных и газовых скважин значительно увеличивается полезная протяженность скважин в продуктивном пласте и соответственно зона дренирования, а также поверхность фильтрации.

По форме выполнения дополнительных стволов и по их пространственному положению различают следующие виды многозабойных скважин:

• разветвленные наклонно направленные;
• горизонтально разветвленные;
• радиальные.

Разветвленные наклонно направленные скважины состоят из основного  ствола, обычно вертикального, и дополнительных наклонно направленных стволов.

Горизонтально разветвленные  скважины - это разновидность разветвленных  наклонно направленных скважин, т. к. их проводят аналогичным способом, но при этом в завершающем интервале  зенитный угол дополнительного ствола увеличивают до 90° и более.

У радиальных скважин  основной ствол проводят горизонтально, а дополнительные - в радиальном направлении.

Разветвленные скважины являются перспективной областью развития технологии направленного бурения, т.к. их промышленное применение позволит решать следующие важные задачи освоения земных недр:

2.3.Экономическая оценка разработки месторождения по альтернативным технологическим вариантам

Экономическое обоснование  горизонтального бурения базировалось на сравнении сумм текущих годовых  потоков денежной наличности, приведенных к начальному году, с аналогичными показателями при разработке месторождения эксплуатацией наклонно-направленных скважин [11].

Бурение горизонтальных скважин производилось на основании  «Группового рабочего проекта и  сметы на строительство горизонтальных скважин Северо-Комсомольского месторождения».

Эффект от бурения горизонтальных скважин будет длиться 5 лет.

Так как в вариантах  разработки рассматриваются горизонтальные и наклонно-направленные скважины, соответственно необходимо определиться с их стоимостью в условиях месторождения.