21.2 Выбор оптимального варианта выделения эксплуатационных объектов на основе решения задач оптимизации в нефтедобыче

Выделение эксплуатационных объектов требует привлечения математических методов, методов оптимизации. Эти вопросы обычно решаются с помощью задач оптимизации в нефтедобы­че, где должны комплексно учитываться все факторы, рассмотрен­ные нами в гл. 13. В качестве критерия оптимальности разработки нефтяного месторождения Б.Ф. Сазонов предлагает использование максимальной прибыли, получаемой обществом от разработки неф­тяной залежи (или эксплуатационного объекта), что будет полностью соответствовать «задаче удовлетворения потребности страны в нефти при минимальных народнохозяйственных издерж­ках и возможно полной, экономически оправданной нефтеотдаче пласта». Он справедливо отмечает, что проблема критерия опти­мальности в нефтедобывающей промышленности еще оконча­тельно не решена.

Проблема оптимизации нефтедобычи ставилась многими иссле­дователями [7, 15, 21, 25, 27, 28, 33, 41], однако этот вопрос в настоя­щее время все еще слабо разработан. Как известно, при постанов­ке оптимальной задачи необходимо решить две проблемы: 1) выб­рать критерий оптимума, обеспечивающий достижение поставлен­ной цели; 2) представить основные характеристики изучаемого процесса в виде ограничивающих условий. При решении оптимальных задач, возникающих в процессе разработки нефтяных месторождений, такими условиями являются ограничения на дебиты и на забойные давления скважин. Учитывая ограничения по каждой скважине, устанавливают такой дебит, который смог бы обеспечить максимум суммарной добычи нефти из залежи. Этими же критериями, веро­ятно, следует руководствоваться при выделении эксплуатационных объектов, правда, здесь должны быть выбраны дополнительные ограничивающие условия.

В работах В.Д. Чугунова, С.Ф. Короткова задача оптими­зации нефтедобычи в общем виде формулируется следующим образом.

Найти max(min)Ф(ω), при условиях φ_j(n_i; q_ij; d_s≤0), (j=1, 2,…, l; s=1, 2,…, m), где ω— решение краевых задач, Ф, φ_j —некоторые операторы; Ф(ω) - функция цели, которая, по мнению авторов, на стадиях разработки может представлять различные требования.

Функциями цели могут быть, например, минимум капитальных затрат на обустройство и разбуривание эксплуатационных объектов, максимум суммарного отбора нефти, минимальный срок разработки всего месторождения, максимальный коэффициент нефтеотдачи, мини­мальные удельные капитальные вложения, себестоимость нефти.

Ограничения решаемой задачи по выбору эксплуатационных объектов можно подразделить на несколько групп.

К первой группе можно отнести геолого-промысловые признаки, от которых зависит выбор эксплуатационных объектов, объедине­ние нескольких пластов в один эксплуатационный объект. Это, например, различная проницаемость пластов, их неоднородность, свойства нефти, литологический состав коллекторов, дебиты неф­ти, пластовые давления, расстояния между пластами.

Вторая группа ограничений связана с путями технического и технологического подхода к выбору объектов эксплуатации. К ней относят диаметр эксплуатационных колонн, диаметр НКТ, тип насосов, нижний предел фонтанирования, план добычи нефти по месторождению.

Третья группа ограничений непосредственно зависит от реше­ния краевой задачи, а значит и от выбранной модели пласта. Авторы относят сюда ограничения на забойные дав­ления в эксплуатационных и нагнетательных скважинах, на сред­невзвешенное пластовое давление, перемещение контура нефтенос­ности, условия фонтанирования скважин, текущий и конечный коэффициент нефтеотдачи.

Четвертая группа ограничений связана с экономическим под­ходом к выбору объектов эксплуатации. Это ограничения на уровень капитальных и удельных капитальных затрат, на себе­стоимость нефти.

Общая задача оптимизации нефтедобычи и, в частности, вы­деления эксплуатационных объектов довольно сложная. Решение ее требует, например, создания математической модели пласта или многопластового эксплуатационного объекта, которая учитывала бы изменение всех геолого-промысловых признаков как по площа­ди, так и по разрезу. Разработка подобных вопросов весьма тру­доемка, сложна и должна проводиться на уровне физико-матема­тических наук. Эта задача из-за сложности математических расчетов не решена, поэтому выбор оптимального варианта выде­ления эксплуатационных объектов на основе решения задач опти­мизации в нефтедобыче пока невозможен.