A MISKOLCI EGYETEM KÖZLEMÉNYEI
A Sorozat BÁNYÁSZAT 50. KÖTET
A Miskolci Egyetem fennállásának 260. évfordulója alkalmából rendezett Jubileumi Tudományos Konferencia Bányászati és Műszaki földtudományi szekcióinak előadásai Miskolc, 1995. szeptember 7-8.
MISKOLC, 1995
A MISKOLCI EGYETEM KÖZLEMÉNYEI
A Sorozat BÁNYÁSZAT 50. KÖTET
Á Miskolci Egyetem fennállásának 260. évfordulója alkalmából rendezett Jubileumi Tudományos Konferencia Bányászati és Műszaki földtudományi szekcióinak előadásai Miskolc, 1995. szeptember 7-8.
MISKOLC, 1995
HU ISSN 0237-6016
SZERKESZTŐ BIZOTTSÁG: KOVÁCS FERENC felelős szerkesztő JAMBRIK R., MATING B., STEINER F., TARJÁN I.
Kiadja a Miskolci Egyetem A kiadásért felelős: Dr. Palkó Gyula rektorhelyettes Miskolc-Egyetemváros, 1995 Megjelent a Miskolci Egyetemi Kiadó gondozásában Felelős vezető: Dr. Péter József Műszaki szerkesztő: Balsai Pálné A kiadóba érkezett 1995. július 17-én. A Sokszorosítóba leadva: augusztus 7-én Példányszám: 300 Készült Develop lemezről, az MSZ 5601-59 és 5602-55 szabványok szerint Miskolci Egyetem Sokszorosító Üzeme A sokszorosításért felelős: Kovács Tiborné üzemvezető BD - '95 - 860 - ME
A Miskolci Egyetem Közleményei A. sorozat Bányászat, 50. kötet. Jubileumi Konferencia 1995.3-JO. old.
A SEGÉDGÁZOS TERMELÉS KORSZERŰSÍTÉSÉNEK LEHETŐSÉGEI AZ ALGYŐI MEZŐBEN * TAKÁCS GÁBOR, UDVARDI GÉZA, TURZÓ ZOLTÁN
Tartalmi összefoglalás Az algyői segédgázas termelés tervezése az 1960-as évek végén történt, az akkori hazai műszaki és gazdasági környezet számos különleges megoldás alkalmazását tette szükségessé. A leművelés előrehaladtával a segédgázas rendszer tervezésének idejében fennállt viszonyokhoz képest számos változás történt, ezek jelentősen módosították az olajtermelés főbb műszaki és gazdaságossági mutatói. A cikk bemutatja, hogy a segédgázas termelés műszaki szinvonalat, gazdaságossági mutatóit viszonylag egyszerű intézkedésekkel is lehet javítani. A javaslatok az optimális termelőcsőméret használatára, a kútfejfúvókák eltávolítására, a felszíni segédgáznyomás csökkentésére terjednek ki. A változtatások megvalósítása a rendszer hatékonyságát növelné, és jelentős segédgázmennyiség megtakarítását tenné lehetővé.
Dr. Takács Gábor, egyetemi docens, Miskolci Egyetem Udvardi Géza, főosztályvezető, MOL Rt. Nagykanizsa Turzó Zoltán, tudományos munkatárs , Miskolci Egyetem Kézirat beérkezett: 1995 június 15. 3
Bevezetés Az algyői mezőben alkalmazott folyamatos segédgázas termelés alapvető paramétereinek, a rendszer főbb jellemzőinek meghatározása évtizedekkel ezelőtt, az 1960-as évek végén történt. A tervezés és kivitelezés idejében fennálló hazai műszaki és gazdasági környezet számos különleges megoldás alkalmazását tette szükségessé, amelyek közül kiemelendő: •
a rendkívül magas (120 bar) segédgáznyomás használata,
•
a kútmegindításra használt 160 bar-os nyomás,
•
a segédgázszelepek helyett állandó fúvókák használata a kutakban, és
•
a kutak termelésének szabályozása kútfejfúvókákkal.
A mező leművelésének előrehaladtával az eredeti tervezéskor fennállt viszonyokhoz képest számos változás történt, ezek közül feltétlenül kiemelendő a termelt rétegek nyomásának csökkenése, valamint a kútáramok fokozott elvizesedése. A körülmények változása miatt a segédgázas termelés főbb műszaki és gazdaságossági mutatói jelentősen módosultak a mező kimerülésének előrehaladtával. A folyamatos segédgázas termelés segédgázfelhasználását alapvetően három paraméter: az alkalmazott termelőcső mérete, valamint a kútfejnyomás, és a segédgáznyomás értéke határozza meg. A továbbiakban ezen paraméterek hatását vizsgáljuk meg a szükséges segédgázmennyiség nagyságára. A segédgázfelhasználást meghatározó paraméterek hatásának vizsgálata
A termeJócsőméretének hatása A mezőben két, 2 3/8"-os, és 2 7/8"-os névleges méretű termelőcsövet használnak. A két lehetséges méret alkalmazásakor fellépő segédgázigényeket először a mező 1994 július havi termelés-elszámolási adatai alapján hasonlítottuk össze. Az üzemi adatok alapján a mért átlagos segédgázfelhasználást a mező főbb telepeire az 1. ábra tartalmazza. Mint az ábrából kitűnik, a Szeged-1 telepet kivéve minden esetben kevesebb segédgáz szükséges a nagyobb termelőcsőméret használatakor. Mivel ez a viselkedés a többfázisú áramlás jellegzetességei alapján nem látható be, a jelenség magyarázatára a következő lehetséges okokat lehet megemlíteni: •
A gázmennyiségmérés pontatlansága. Az adatokból kitűnik, hogy a mért napi segédgázmennyiségek különbsége a két termelőcsőméret között gyakran csupán néhány 100 m3 nagyságrendű, így a mérési pontatlanság hatása jelentős lehet.
•
Az algyői segédgázas termelés egyik jellegzetessége a kútfejen elhelyezett fúvóka alkalmazása. Ennek hatására a kutak kútfejnyomása jelentősen nagyobb, mint az 4
optimálisan szükséges (a szeparátornyomáshoz közel álló) érték, emiatt a kútban az áramlási viszonyok olyan mértékben változhatnak, ami a fenti jelenséghez vezethet.
120 100 >. 80 > 60 >. 40 CD 2 0
Szeged-1
Algyő-2
Szeged-3
Szőreg-1
Csongrád-D-1
Telepek j • Számított, d = 2 3/8 " • Számított, d = 2 7/8" • Üzemi, d = 2 3/8 " D Üzemi, d = 2 7/8 'j
/. ábra A mért és az optimális viszonyok számítható fajlagos segédgázfelhasználások. A fentiek alapján tehát nem jutottunk egyértelmű állásfoglalásra a termelőcső méretének a szükséges
segédgázigényre
megvizsgáljuk,
gyakorolt
a CONTLIFT
hatásáról.
számítógépi
A
program
problémát
ezért
számításokkal
[ 2 ] használatával. A program
is a
segédgázigény számítása során meghatározza a felszíni segédgáznyomás értékéből a gázinjekció szükséges mélységét, az üzemi szelep beépítési helyét. A kútfejnyomás értékét az optimális értéknek veszi fel, mivel a kútáramnak a szeparátorba való továbbításához minimálisan szükséges nyomást használja. Az optimális segédgázas üzem tervezésekor ezek a feltételezések alapvető fontosságúak, viszont jelentősen eltérnek az algyői viszonyoktól. A mezőben ugyanis a gázinjekció mélysége nem az optimális helyen, hanem a korábban a kútba beépített valamelyik szeleptartó közdarab mélységében van. Ezenkívül minden kúton a folyadékhozam beállításának megkönnyítésére fúvókát alkalmaznak. Emiatt a programmal számított és az üzemben mért gázfelhasználási adatok természetesen különböznek. Az üzemi adatok feldolgozásával az egyes telepeket jellemző átlagkutakat határoztunk meg. Az átlagkutak adatainak felhasználása mellett a CONTLIFT programmal számítottuk a segédgázas termeléshez szükséges segédgázigényeket az Orkiszewski [ 4 ] függőleges többfázisú áramlási elmélettel. A vizsgálat során az optimális segédgázas termeléshez tartozó kb. 20 bar-os
/. táblázat A számított fajlagos és napi segédgázigények, a segédgázmennyiség-megtakarítások alakulása különböző kútfejnyomásoknál.
Telep
Injektált GFV
Kutak
3
m /m
db. Kútfejnyomás —>
Napi gázmennyiség
Napi segédgáz-megtakarítás
3
m3/d
3
m /d
10 bar
15 bar
20 bar
Jelenlegi
10 bar
15 bar
20 bar
Jelenlegi
10 bar
15 bar
20 bar
Algyő-2, d = 2 3/8"
42
0
6
15
94
0
12305
31518
203467
203467
191162
171948
Algyő-2, d = 2 7/8"
14
7
18
31
70
5176
12764
22124
49353
44177
36590
27229
Szeged-l,d = 23/8"
29
0
6
15
80
0
8886
22215
122029
122029
113143
99814
Szeged-l,d = 27/8"
3
16
28
42
101
2587
4396
6665
16049
13463
11653
9384
Szeged-3, d = 2 3/8"
28
0
0
4
93
0
0
5453
118024
118024
118024
112571
Szeged-3, d = 2 7/8"
10
0
10
24
81
0
4978
11551
38997
38997
34019
27447
Csongrád-D-l,d = 23/8"
17
0
0
3
108
0
0
1381
46757
46757
46757
45377
Csongrád-D-l,d = 27/8"
4
0
9
22
89
0
1013
2393
9865
9865
8852
7472
Szőreg-l,d = 23/8"
26
0
0
4
114
0
0
3921
103993
103993
103993
100072
Szőreg-l,d = 27/8"
12
0
0
4
102
0
0
1919
46806
46806
46806
44887
Összesen:
185
7763
44342
109141
755342
747579
711000
646202
kútfejnyomást feltételeztünk. A számított és az üzemi adatok összehasonlítását a 1. ábrán mutatjuk be. A számítási eredményekből egyértelműen kitűnik, hogy az üzemi mérési adatokkal ellentétben a kisebb (2 3/8") termelőcső használata nyújtja a kedvezőbb segédgázfelhasználást. Ezen kívül az is megállapítható, hogy az optimálisan méretezett segédgázas termelés rendkívül jelentős mennyiségű segédgáz megtakarítását teszi lehetővé. A kútfejnyomás hatása A kútfejnyomás, illetve a gyűjtési nyomás csökkentésének kedvező hatásait a következő feltételezések mellett végeztük el: •
a gázinjekció a lehetséges legmélyebb pontban történik, és
•
a kútfejen nincs fúvóka.
A fajlagos és napi segédgázmennyiségek számítását 10 bar, 15 bar, és 20 bar kútfejnyomásra végeztük el. Az eredmények összefoglalását a 1. táblázat tartalmazza, amely a mezőben jelenleg mért értékeket tartalmazza. A mért gázfogyasztások az összes többi esethez viszonyítva rendkívül nagyok, ennek egyik fő oka a kútfejfuvókák használata. A táblázat adataiból az is kiderül, hogy a kútfejnyomásnak az algyői mező adottságai mellett egys2erűen megvalósítható 20bar-ra való csökkentése a jelenlegi segédgázfogyasztást a töredékére csökkenti. Ezt az esetet azért szükséges kiemelni, mivel a 20 bar-os kútfejnyomás elegendő a kútáramoknak a 18 bar nyomású szeparátorokba való továbbítására. A kútfejnyomásnak 20 bar alá való csökkentése már nem jár drasztikus gázigény csökkenéssel. Ennek megfelelően megállapíthatjuk, hogy az algyői kutak optimális segédgázas termelésének megvalósítása még a jelenlegi felszíni gyűjtőrendszer minden módosítása nélkül is jelentős megtakarításokat eredményezhet. A vizsgált 185 kút esetében a 20 bar-os kútfejnyomás és az optimális mélységben történő segédgáz-injekció megvalósítása összesen napi 500000 m3 nagyságrendű gázmennyiség megtakarítását teszi lehetővé, (lásd 1. táblázat) Számítási eredményeink a függőleges többfázisú áramlási elméletek eredendő pontatlanságai miatt természetesen bizonyos hibával rendelkeznek, az elérhető pontosság 10% és 20% között lehet. A becsült megtakarítás azonban a még szükséges korrekció után is rendkívül jelentős. A segédgáznyomás csökkentésének hatása A következőkben egy mintapélda felhasználásával megvizsgáljuk a jelentősen nagy (120 bar) segédgáznyomás hatását az algyői segédgázas kutak üzemére, és bemutatjuk a segédgáznyomás csökkentése esetén fellépő változásokat. A vizsgált kút jelenlegi és módosított üzemviszonyait az 2. ábrán szemléltetjük. A jelenlegi üzemviszonyok mellett a segédgázszelep helyett használt fúvókán a gázinjekció mélységében rendkívül nagy nyomáskülönbség (32,1 bar) lép fel, ennek megfelelően a fúvókán keresztüli 7
Nyomás, bar 0
20
40
60
80
100
120
2000 I Mélység, m 2. ábra Egy algyői segédgázas kút mélységi nyomásviszonyai
8
140
160
áramlás majdnem kritikus. Kritikus gázáramlás (ami számos kútban kimutatható) esetén viszont a fúvókán áthaladó gázmennyiséget csupán a fúvóka méretével lehet korlátozni. Az adott esetben használt 1,5 mm átmérőjű fúvóka kb. 2900 Nm3/d gázt injektál, ami jól közelíti a kúton mért gáz folyadék viszonyt. A jelenlegi állapothoz képest optimális üzemviszonyokat, azaz optimális segédgáznyomást, továbbá segédgázszelep alkalmazását, és a felszíni fúvóka eltávolítását tételeztük fel. A mintapélda esetében szükséges segédgáznyomás 95 bar az üzemben használt 120 bar helyett. A fúvóka eltávolítása miatt a kűtfejnyomás a szeparátor nyomásához közeli 20 bar. A módosított üzemviszonyokra számított segédgázigény 10 m3/m3 gáz-folyadék viszonynak felel meg, tehát a jelenlegi érték (41,7 m3/m3) egynegyedére csökkent. Összefoglalás A mezőben alkalmazott jelenlegi gyakorlatot és a javasolt módosításokat összehasonlítva nyilvánvaló, hogy a javaslatok bevezetésének hatására a termelési paraméterek lényegesen javíthatók. A kedvező változások lényege, hogy kisebb nyomáson kevesebb segédgázra van szükség a kutak változatlan folyadéktermelése mellett. A módosított üzemviszonyok megvalósítása tehát kutanként és mezőszinten is jelentős komprimálási energia, ezen keresztül termelési költség megtakarítását teszi lehetővé. Az algyői segédgázas termelés műszaki és gazdasági viszonyainak javítására bemutatott javaslatainkból levonható legfontosabb következtetések az alábbiak. •
Az üzemi mérések pontossága és megbízhatósága feltétlenül növelendő, különös tekintette] a gázmennyiség mérésére.
•
A segédgázigények számítása alapján a 2 3/8"-os termelőcső használata az Összes telep esetében kedvezőbb lenne, mint a 2 7/8"-os méretűé.
•
A kútfejnyomás 20 bar-ra való csökkentése (ami a kútfejfúvókák eltávolításával egyszerűen megoldható) jelentős segédgázmennyiségek megtakarítását teszi lehetővé, feltéve, hogy a kutak optimális üzemviszonyok között üzemelnek.
•
A jelenlegi felszíni segédgáznyomás nagysága túlzott, emiatt a segédgáz komprimálási költségei az optimális üzemviszonyokhoz képest jelentősen nagyobbak.
Az algyői segédgázas termelés üzemviszonyai ellenőrzésének szükségességét igazolja, hogy időközben a MOL Rt. Szegedi Bányászati Üzeme kezdeményezte az algyői olajtermelő rendszer komplex felülvizsgálatát. Az üzemi projektindító tanulmánynak [ 4 ] a segédgázas rendszer működésére
vonatkozó
alapvető
megállapításai
következtetéseivel. 9
megegyeznek
a
jelen
cikk
főbb
Felhasznált irodalom [ 1 ] "Algyő mező termelőrendszerének komplex felülvizsgálata." ME Olajmémöki Tanszék kutatási jelentése, 1994 [ 2 ] CONTLIFT Program Manual. Ver. 1.1. © 1989, G. Takács. [ 3 ] Orkiszewki, J.: "Predicting Two-Phase Pressure Drops in Vertical Pipe." Journal of Petroleum Technology, Jun. 1967 829-38. [ 4 ] Az algyői kőolajtermelés hosszútávú fejlesztései és részleges rekonstrukciós feladatai (AOR). Mol Rt. KTÁ Szegedi Bányászati Üzem tanulmánya. 1994.
10
TARTALOMJEGYZÉK
Dr. Takács, G., Udvardi, G., Turzó, Z.: A segédgázos termelés korszerűsítésének lehetőségei az algyői mezőben Heinemann, Z., E., Ganzer, L.,J.: Adaptive grid and dual-time stepping for multi-purpose reservoir simulation models
3 11
Lakatos, 1., Lakatos-Szabó, J.,Munkácsi, I., Trömbőczky, S.: Profile correction in hydrocarbon reservoirs state-of-art and experiences at the Algyő field 27 Gesztesi, Gy., Dr. Mating, B„ Dr. Török, J., Dr. Tóth, J.: Flow of mobilized oil in surfactant enhances oil recovery 37 Ősz, Á.: Vízszintes fúrások kitörésvédelme
,
47
Keresztes, T., ősz, Á., Pugner, S.: Korszerű fúrásellenőrző és -irányító műszerkabinok a szénhidrogén-bányászatban
59
Bódi, T.: Gyűjtőrendszer optimális telepítési helyének meghatározása számítógéppel
69
Dr. Bobok, E., Dr. Navratil, L., Tőrök, A., Udvardi, G.: Nehézolajok vízágyas szállításának egyszerű matematikai modellje
79
Csete, J.: Gázelosztó rendszerek szimulációja a 90-es években
85
Tihanyi, L.: Az Olaj- és Gázmérnöki szak képzési tapasztalatai és perspektívái
95
Dr. Szilágyi, Zs.: Az új gázipari műszaki-biztonsági szabályozás szakmai, tudományos alapjai Komornoki, L„ P.: Increasing fh<» rapacity of 0.6 MPa working pressure gas distribution net, constucted from 1.6 MPa nominal pressure elements Sztermen, A.: Subjective and objective risk assessment
105 109 117
Eperjesi, L.: Vezetékszakadások esetén kiáramló gáz mennyiségének becslése a végtelen nagy tartály modelljével
125
Debreczeni, E.: Pneumatikus szállítással kombinált marófej kifejlesztése a Geotechnikai Berendezések tanszéken
133
Dr. Debreczeni, E., Sümegi, L: Vízsugaras vágási kísérletek a Geotechnikai Berendezések tanszéken
145
Patvaros,J.: Möglichkeiten zur vielsteigen Nutzung von flözen mit grossem MethangehalL
155
Dr. Vőneky, G.: Textilbetétes gumiheveder rugalmas deformációja
165
Jambrik, R.: Environmental effects of closing the non-ferrous ore mine of Gyöngyösoroszi
177
293
Lénán, L.: A Bükk-térség fenntartható vízkészlet-gazdálkodása
191
Mádai, F.: A bükki mészkövek szöveti fejlődése a nyomási ikeresedés vizsgálata alapján
201
Dr. Bán, M.: Hévizek karbonátos vízkőkiválásainak termikus vizsgálata
213
Kovács, Zs.: Miskolci felhagyott kőfejtők környezetföldtani értékelése
221
Dr. Egerer, F., Namesánszki, K.: Ércpörkölés technológiai folyamatának optimalizálása röntgendiffrakcióval
231
Dr. Egerer, F., Kósik, G., Namesánszki, K.: Hulladéklerakók környezetföldtani problémái (Egy ipari hulladéklerakó környezetföldtani hatásvizsgálata) Sándor, Cs., Kovács, B„ Szabó, /.; Süllyedés-számítás depóniatestek alatt
237 245
Dr. Somfai, A., Dr. Szalay Á., Dr. Bérczy, I.: Kőolajföldtani szempontú medenceanalízis Szűcs P., Robonyi, A.: An applicable formation damage model in sandstone petroleum reservoirs Turai, E.: Felszínközeli környezetszennyezések elektromágneses módszerekkel történő kimutathatóságának a vizsgálata Némedi Varga, Z.: A mecseki kőszénkutatás eredményessége
294
255
267 275 283
