Расчет и оптимизация объектов подготовки и перекачки нефти при оценке проектов и реинжиниринге

27.12.2018

Источник: Журнал «PROнефть»

Calculation and optimization of oil treatment and pumping facilities during project evaluation and reengineering

УДК 338.45:622.276 

Б.А. Мурашов, Н.Ф. Тепляков
Научно-Технический Центр «Газпром нефти» (ООО «Газпромнефть НТЦ»)

Электронные адреса: Teplyakov.NF@gazpromneft-ntc.ru; Murashov.BA@gazpromneft-ntc.ru

Ключевые слова: оценка проектов, стоимость объектов подготовки, свойства флюида, технологические процессы, аппараты, автоматизированная система, стоимостная модель

B.A. Murashov N.F. Teplyakov
Gazpromneft NTC LLC, RF, Saint-Petersburg

The article discusses the use of different approaches to the calculation of technical and economic parameters of oil and gas treatment and pumping facilities in the evaluation of projects and reengineering. The usual practice of assessing the cost of training facilities at an early stage involves the use of analogous facilities designed for a certain composition and properties of the produced fluid. At the same time, the estimated project according to these indicators may differ significantly, both in quantitative and qualitative indicators. To bring the existing analogue to a comparable form, heuristic approaches are often used, such as correcting scale coefficients, the Lenz (Nelson) formula, etc. As calculations show, these approaches often make significant errors in the evaluation of the project, especially when they are applied to such complex objects as oil and gas treatment facilities. Taking into account the fact that the cost of such objects is often a significant part of the total capital costs of the project, the estimation error can be hundreds of millions and billions of rubles.The paper proposes an alternative approach, as well as a software solution that allows you to get the optimized characteristics of the object and more accurate, the cost of the object, taking into account all the main influencing factors and processes, and thereby improve the accuracy of the project evaluation.

Keywords: evaluation of projects, Cost of oil treatment facilities fluid properties, technological process, equipments, automated system, cost model

DOI: 10.24887/2587-7399-2018-4-71-74

ВВедеНие

В условиях быстро изменяющихся экономических реалий, растущей конкурентной борьбы за лицензионные участки, одним из преимуществ нефтяных компаний становится повышение качества оценки нефтегазовых проектов. Ключевой фактор качественной оценки проекта – обеспечение необходимой оптимальности и точности оценки инвестиционной составляющей проекта. Одним из основных параметров в структуре затрат являются капитальные вложения в строительство объектов подготовки и перекачки нефти. 

При оценке затрат в рамках новых инвестиционных проектов разработки месторождений традиционными, применяемыми в настоящее время способами, служат расчет затрат через удельные показатели стоимости строительства либо использование аналогов. 

МеТодиКи рАсчеТА хАрАКТерисТиК и сТоиМосТи оБъеКТоВ подгоТоВКи и переКАчКи 

При оценке стоимости объектов с использованием аналогов в большинстве случаев для объектов подготовки и перекачки нефти нет возможности подобрать аналог, полностью соответствующий по мощности, техническим характеристикам и свойствам поступающего пластового флюида. Для учета разницы в мощности оцениваемого объекта и объекта-аналога наиболее распространена формула Ленца (Нельсона)


где С1 – стоимость оцениваемого объекта; С0 – стоимость объекта-аналога;  Q1 – производительность оцениваемого объекта; Q2 – производительность объекта-аналога; n – коэффициент масштабируемости объекта. 

Формула (1) позволяет учесть «эффект масштаба», возникающий при строительстве объектов различной производительности, который выражается в том, что каждое следующее единичное приращение мощности одного объекта будет по стоимости ниже предыдущего, т. е. стоимость крупного объекта будет меньше стоимости нескольких мелких той же суммарной мощности. 

Основным регулирующим показателем эффекта масштаба в формуле Ленца является коэффициент масштабирования производительности: чем он выше, тем меньше проявление эффекта масштаба и наоборот. Отметим, что при n=1 стоимость оцениваемого объекта будет увеличиваться прямо пропорционально увеличению/уменьшению его мощности по сравнению с объектом-аналогом. Поэтому наиболее применяемые в практике значения коэффициента находятся в промежутке n=0,5-0,7. 

Формула (1) может применяться только для объектов, схожих с объектом-аналогом по выполняемым функциям, но отличающихся по мощности. 

Таким образом, при оценке объектов подготовки и перекачки по формуле (1) отсутствует возможность не только учета разницы в свойствах поступающих на прием флюидов, но и пропорций по нескольким показателям, например, учета различий в мощности по жидкости, нефти и нефтяному газу. Это обусловливает значительные погрешности в оценке стоимости объектов, которые часто составляют десятки процентов. 

Другим способом расчета технологических процессов и аппаратов, а также стоимости по объектам подготовки нефти является использование дорогостоящего программного обеспечения (ПО), например, HYSYS. Не считая высокой стоимости лицензий, дополнительной особенностью   такого ПО является то, что оно не предназначено для решения задач оптимального подбора состава оборудования. В связи с этим для решения задач техникоэкономической оценки стоимости объектов, снижения трудозатрат и повышения качества и скорости оценки, в компании «Газпром нефть» разработаны методология и алгоритм, позволяющие учитывать все ключевые факторы при оценке стоимости объектов подготовки и перекачки и получать оценку необходимого уровня точности. В зависимости от требований к выходным качествам продукта (конечная обводненность, содержание солей и др.) алгоритм расчета предусматривает выбор объекта подготовки. 

Существуют следующие основные типы объектов: 

– установка подготовки нефти (обезвоживание, обессоливание до товарного продукта); 

– ДНС-УПСВ (0,5-20 % обводненности); 

– ДНС без сброса воды. 

В ходе расчетов моделируются следующие основные технологические процессы: 

– сепарация газа с использованием нефтегазовых сепараторов; 

– сброс свободной воды с применением трехфазных сепараторов; 

– предварительное обезвоживание; 

–  подогрев продукта; 

– глубокое обезвоживание с использованием отстойников; 

– обессоливание с применением пресной воды; 

– концевые сепарационные установки; 

– насосное оборудование и др. 


рис. 1. Зависимость коэффициента растворимости нефтяного газа от давления

При отсутствии лабораторных исследований источником данных для расчета процессов и аппаратов в методике служит РД 39-30-898-83. Данный документ регламентирует необходимое время нахождения флюида в аппаратах в зависимости от его плотности и вязкости. С учетом требуемого времени пребывания в аппарате и расхода флюида рассчитывается необходимый объем каждой ступени, подбираются возможные варианты единичной мощности аппаратов и их число, определяется оптимальный по стоимостным показателям вариант комплектации с учетом или без учета резерва. При расчетах учитывается профиль добычи нефтяного газа, определяемый автоматически через газовый фактор. Выход газа для каждой ступени оценивается по уравнениям зависимости коэффициента растворимости газа в нефти от давления в аппаратах (рис. 1) Остаточное газосодержание Vг рассчитывается по формуле

где p – давление сепарации, 0,1 МПа; α – коэффициент растворимости газа в нефти, м⋅с²/кг; Qн – объем нефти, м³/сут. Таким образом, выполняется моделирование состава аппаратов всех ступеней объекта подготовки под конкретный профиль и свойства флюида. Для автоматизации данных расчетов создано специализированное ПО AutoUPN. Интерфейс программы представлен на рис. 2. 


рис. 2. Интерфейс программного модуля для расчета объектов подготовки и перекачки

ПО AutoUPN позволяет обеспечить выбор оптимальной конфигурации оборудования в соответствии с необходимой мощностью объекта по жидкости, нефти, нефтяному газу и свойствами флюида с учетом соотношения стоимостей аппаратов разного единичного объема. Далее по набору оборудования уточняется общая стоимость объекта по соответствующим моделям. Программа содержит справочник основных типоразмеров аппаратов для всех основных технологических процессов (сепарации, нагрева, перекачки) и насосного оборудования с возможностью добавления дополнительных типов, а также значения параметров согласно РД 39-30898-83 по нормативному времени пребывания жидкости в аппаратах для основных процессов в случае отсутствия лабораторных исследований для конкретного месторождения (рис. 3). 


рис. 3. Блок исходной информации для выполнения расчетов в программном модуле

Данные по умолчанию могут меняться пользователем при наличии более точной информации. Для удобства использования реализована автоматическая загрузка профиля добычи жидкости и нефти из файлов excel (рис. 4). 


рис. 4. Пример файла для автоматической загрузки профилей добычи по годам

При изменении формата загрузочного файла или координат строк и столбцов с данными в загрузочном файле в программе предусмотрено управление настройками загрузки данных. После загрузки файла ПО предусматривает автоматический поиск пиковых значений для жидкости и нефти по годам и автоматический расчет в соответствии с этими характеристиками аппаратов выбранного типа объекта с заданными свойствами продукции на выходе. 

При этом расчет выполняется в следующих трех комбинациях: 

– на пиковое значение для жидкости (для нефти берется уровень года с пиком по жидкости); 

– на пиковое значение для нефти (для жидкости берется уровень года с пиковым значением по нефти); 

– гибридный – одновременно на пиковый объем жидкости и пиковый объем нефти (обычно наступают в разные годы). 

С учетом данных о соотношении стоимостей аппаратов автоматически предлагается  оптимальный по стоимости вариант единичной мощности и числа  аппаратов для каждого процесса, обеспечивающий необходимую пропускную способность для каждой фазы. Дополнительно в программе рассчитывается резерв (запас) по пропускной способности для каждого вида процесса с учетом выбранной единичной мощности оборудования и числа аппаратов. По результатам расчета имеется возможность выгрузки итогового отчета (рис. 5). 

рис. 5. Пример выгрузки отчета по результатам моделирования

В итоге может быть получена более достоверная и точная оценка стоимости объекта подготовки с оптимальными характеристиками для данного проекта, которая может существенно отличатся от оценки, например, по формуле Ленца (см. таблицу). 

Таким образом, использование предложенного инструментария дает возможность получить более точные значения характеристик основного оборудования для каждого процесса и в итоге более точное значение стоимости объекта и объемов капитальных вложений по проекту в целом. Возможность задания необходимого времени пребывания в аппаратах по результатам лабораторных исследований позволяет использовать данную методологию и ПО AutoUPN при решении задач предварительного проектирования и реинжиниринга для действующих объектов подготовки и перекачки. Например, для определения максимальной пропускной способности действующих объектов подготовки при различных процессах и для разных фаз (нефти, жидкости и нефтяного газа) с необходимым уровнем точности без использования каких-либо дополнительных дорогостоящих программных продуктов.

ВыВоды

1. Использование предложенного подхода к оценке параметров и стоимости объектов подготовки и перекачки нефти и газа при оценке проектов, предварительном проектировании и реинжиниринге дает возможность без значительных временных затрат получать достоверную и точную оценку стоимости объекта подготовки с оптимальными характеристиками, имеющийся резерв и необходимый объем расширения при увеличении загрузки для конкретных условий и свойств флюида. 

2. Описанная методология позволяет с учетом ключевых параметров повысить точность оценки затрат на объекты подготовки и по проекту в целом, что является неотъемлемой составляющей принятия эффективных управленческих решений.

список литературы 

1. Сбор, подготовка и хранение нефти. Технология и оборудование. Под редакцией А.Р. Хафизова, Н.В. Пестрецова, В.В. Шайдакова, 2002. 
2. Методические подходы расчета капитальных вложений при проектировании разработки нефтяных месторождений / А.В. Макаров, К.Б. Смертин, М.М. Аскаров, А.В. Викторова. – Уфа: Башнипинефть, вып. 114, 2003.
3. Экономика предприятий нефтяной и газовой промышленности / В.Ф. Дунаев, В.А. Шпаков, Н.П. Епифанова [и др.]. – М.: ЦентрЛитНефтеГаз, 2008. – 305 с.

Reference 

1. Sbor, podgotovka i khranenie nefti. Tekhnologiya i oborudovanie (Oil transportation & treatment. Technology and equipment): edited by Khafizov A.R., Pestretsov N.V., Shaydakov V.V., 2002. 
2. Makarov A.V., Smertin K.B., Askarov M.M., Viktorova A.V., Metodicheskie podkhody rascheta kapital'nykh vlozheniy pri proektirovanii razrabotki neftyanykh mestorozhdeniy (Methodological approaches for capital investments calculating in the design of the oil fields development), Ufa: Publ. of Bashnipineft', 2003, 160 r. 
3. Dunaev V.F., Shpakov V.A., Epifanova N.P. et al., Ekonomika predpriyatiy neftyanoy i gazovoy promyshlennosti (Economics of oil and gas industry), Moscow: TsentrLitNefteGaz Publ., 2008, 305 p.


Возврат к списку