Оптимизация архитектуры системы объектов добычи углеводородов с использованием подводных добычных комплексов. Частный случай

Введение. Широко известно применение подводных добычных комплексов (ПДКУ) на шельфе, однако их использование в арктических условиях сопряжено с рядом трудностей и носит крайне ограниченный характер.

Цель. Анализ существующих методов оптимизации линейно протяженных объектов и разработка методов, позволяющих реализовать оптимизационные подходы при разработке морских месторождений углеводородов. Разработка новых методов, позволяющих оптимизировать архитектуру системы объектов добычи углеводородов.

Материалы и методы. Опыт РФ по оптимальному проектированию линейно протяженных объектов и анализ арктических условий. Существующие методы оптимизации магистральных трубопроводов.

Результаты. Разработаны модель и метод для решения задач оптимизации архитектуры при освоении морских месторождений углеводородов с использованием ПДК. Разработанный метод, в отличие от применявшихся ранее двухмерных моделей, дает возможность решения задачи в трехмерной постановке. Предлагаемая впервые модель оптимизации использует алгоритм Беллмана–Форда применительно к трехмерным сетям. Разработанный алгоритм и сформированная блок-схема для частного случая оптимизации ПДКУ между одним начальным пунктом (забой скважины) и одним конечным пунктом (платформа / плавучая система добычи, хранения и отгрузки (FPSO) / берег) позволяет перейти к реализации предложенного подхода в виде программного комплекса, но не ограничивается этим. Для иллюстрации приведен упрощенный числовой пример.

Заключение. Представленный метод оптимального проектирования архитектуры ПДКУ позволяет решать задачу в частном случае, также может быть весьма эффективен применительно к арктическим условиям при освоении морских месторождений углеводородов. Авторы предполагают, что этот метод носит универсальный характер, но требуется дополнительное исследование.

1. Offshore and subsea facilities [Petrowiki.spe.org]. 2022 [обновлено 2 июня 2015]. URL: https://petrowiki.spe.org/Offshore_and_subsea_facilities

2. Люгай Д.В. Мансуров М.Н. Эволюции в подводной добыче нефти и газа. URL: https://www.neftegas.info/gasindustry/-06-2018/evolyutsii-v-podvodnoy-dobyche-nefti-i-gaza/

3. Bai Yong, Bai Qiang. Subsea Structural Engineering Handbook, Oxford: Elsevieer, 2010. — С. 919.

4. Список месторождений нефти, газа, конденсата России. ООО «НАЦ ГеоНедра». URL: https://geonedra.ru/knowledgebase/oil-gas-fields-all-2021/

5. Серийное производство элементов системы подводной добычи в России начнется в 2021 году. URL: http://geoinform.ru/serijnoe-proizvodstvo-elementov-sistemy-podvodnoj-dobychi-v-rossii-nachnetsya-v-2021-godu/

6. Гудместад О.Т. Аспекты освоения арктических шельфовых месторождений нефти и газа. Издательский центр РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина. — М., 2008. — 57 с.

7. Щербаков В.С., Корытов М.С. Оптимизация трассы автомобильной дороги на рельефе с препятствиями методом вероятностной дорожной карты. Вестник СибАДИ. — 2012. — Выпуск 6(28) — 5 с.

8. Бородавкин П.П., Березин В.Л. Сооружение магистральных трубопроводов: [Учеб. для вузов по спец. «Сооружение газонефтепроводов, газохранилищ и нефтебаз»] — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Недра, 1987. — 471 с.

9. Брагилевский О.В., Вяткин В.Н. Организационное обеспечение трубопроводного строительства . — М.: Недра, 1985. — 102 с.

10. Бородавкин П.П., Сощенко Е.М., Ким Б.И., Брагилевский О.В. Выбор оптимальных трасс магистральных трубопроводов большой протяженности / [П.П. Бородавкин, Е.М. Сощенко, Б.И. Ким, О.В. Брагилевский]; Всесоюз. науч. исслед. Ин-т организации, управления и экономики нефтегазовой пром-сти. — М.: ВНИИОЭНГ, 1977. — 57 с.

11. Ким Б.И. Выбор оптимальных трасс магистральных нефтепродуктопроводов с учетом расстановки насосных станций: дис. ... канд. тех. наук : 05.15.07. Ким Б.И. — М., 1974. — 163 с.

12. Самойлов Б.В. Исследование секционирования линейной части магистральных нефте- и продуктопроводов: дис. ...канд. тех. наук : 05.00.00. Самойлов Б.В. Уфа, 1971. — 154 с.

13. Кувычко И.Ю. Автоматизация выбора решений при проектировании трубопроводов: дис. ... канд. тех. Наук : 05.15.13. Кувычко И.Ю. Москва, 1991. — 182 с.

14. Безкоровайный В.П. Разработка методов оптимизации трасс магистральных газопроводов и их разветвлений для сетей произвольной конфигурации: дис. ... канд. тех. наук : 05.15.07. Безкоровайный В.П. Москва, 1978. — 197 с.

15. Корниенко О.А. Разработка рациональных методов обустройства углеводородных месторождений арктического шельфа: дис. ... канд. тех. наук : 25.00.18. Корниенко О.А. Москва, 2007. — 99 с.

16. Зубков С.К., Дряхлов В.С., Каменский Г.А. Подводная станция ППД. Оптимизация схемы обустройства морского нефтяного месторождения с применением ПДК. URL: https://magazine.neftegaz.ru/articles/dobycha/707789-podvodnayastantsiya-ppd-optimizatsiya-skhemy-obustroystva-morskogo-neftyanogo-mestorozhdeniya-s-pri/