A Hajdúszoboszlói Földgáztároló kútjainak és bekötővezetékeinek hidrodinamikai vizsgálata

Átírás

1 MISKOLCI EGYETEM MŰSZAKI FÖLDTUDOMÁNYI KAR KŐOLAJ ÉS FÖLDGÁZ INTÉZET A Hajdúszoboszlói Földgáztároló kútjainak és bekötővezetékeinek hidrodinamikai vizsgálata Diplomamunka Készítette: Kulcsár Levente Olaj-és gázmérnöki szak Tanszéki konzulens: Dr. Bódi Tibor, egyetemi docens Ipari konzulens: Donáth Levente, művelési szakértő E.ON Földgáz Storage Zrt. Beadás dátuma: május 8. Miskolc, 2013

2 Tartalomjegyzék 1. Bevezetés A földalatti gáztárolás A földalatti gáztárolók típusai A gáztárolás folyamata A hajdúszoboszlói földalatti gáztároló A tároló története A tároló bemutatása A felszín-technológia bemutatása A hajdúszoboszlói földgáztároló modellezése Kapacitás vizsgálatok A hozamegyenletek meghatározása a Petroleum Expert programcsomag segítségével A Hajdúszoboszlói földgáztároló modellezése Termelési hozamok összehasonlítása A várható nyomásváltozások igazolása A dupla kútvezetékekkel rendelkező kutak vizsgálata Dupla kútvezetékek cseréje A kútvezeték cseréjének hatásai Összefoglalás, következtetések Irodalomjegyzék Summary Mellékletek jegyzéke:

3 1. Bevezetés A népesség növekedése és a megnövekedett energiaigény hatására a világ energiafogyasztása fokozatosan növekszik. Az ehhez szükséges energiát főként fosszilis energiahordozókból (kőolaj, földgáz) állítják elő. Magyarország energiafogyasztása az elmúlt években főként az időjárási körülményekhez, és az energiaárak emelkedésére vezethető vissza. Hazánk legfontosabb primer energiahordozója a földgáz. Az elmúlt évek közel változatlan földgázfelhasználása ellenére is a fosszilis energiahordozók, és ezek közül is főleg a földgáz nettó importja növekedett. Földgázimportunk döntő része gyakorlatilag csak egy szállítási útvonalon érkezik az országba. Ellátásbiztonsági szempontból emiatt Magyarország eléggé kiszolgáltatott helyzetben van. Gondoljunk csak a 2009-ben bekövetkezett orosz-ukrán gázvitára, amikor mintegy két hétig nem érkezett gáz az országunkba. A folyamatos, szünetmentes gázellátás biztonságát a hazai termelésen túl a kereskedelmi és a stratégiai készletek biztosítják. Ezek tárolása megfelelően kialakított föld alatti gáztároló egységekben történik. Hazánkban, Európában egyedülálló módon, a jelenlegi tárolói kapacitás az éves földgázfogyasztás felét fedezi. [13] 2009-ben, amikor nem érkezett gáz az országba, akkor az ország gázfogyasztásának döntő részét ezekből a tárolókból fedezték. Ebből is látszik, hogy a gáztárolók kiemelten fontos szerepet játszanak az energiafelhasználás biztonságos ellátásában. A diplomamunkám során, Magyarország egyik legnagyobb gáztárolójának, a Hajdúszoboszlói Földalatti Gáztárolónak a kapacitásvizsgálatait elemeztem. Először a földalatti gáztárolás jellegzetességeit mutatom be, majd röviden ismertetem a Hajdúszoboszlói gáztároló elhelyezkedését, főbb műszaki jellemzőit, felszín technológiájának sajátosságait. Ezeknek az ismereteknek a megléte, a későbbi modellezés során nélkülözhetetlen. A dolgozatom elkészítése során a Petroleum Expert szoftvercsomag két szoftverével dolgoztam. Az egyes kutak hozamegyenletei elkészítése után, a program segítségével 2

4 felépítettem a tároló modelljét a rétegtől a gázelőkészítő rendszerig. Megvizsgáltam a tároló kapacitásváltozásait, és figyelemmel kísértem a kitermelés folyamán bekövetkező nyomásváltozásokat. A tároló megépítése során a minél nagyobb termelés elérése volt a cél, ezért figyelembe véve az egyes kutak kapacitásnövelésének lehetőségeit, a nagyobb hozamok elérése érdekében némelyik kúthoz dupla bekötővezetéket építettek. Az idő múlásával azonban csökkent a kutak teljesítőképessége, és a dupla kútvezeték is számos probléma kiváltója lehet. A tároló kapacitásának vizsgálatain kívül, ezért megvizsgáltam a dupla bekötővezetékkel rendelkező kutak előnyeit, hátrányait, valamit három alternatíván keresztül elemeztem, hogy melyik mód lenne a legcélszerűbb az ilyen vezetékek okozta problémák megszüntetésére. Azonban meg kell említenem, hogy ezek csak elméleti vizsgálatok, hiszen a homoktermelés elkerülése és a kutak védelme miatt a kutak állapotától függően különböző rezsimmaximumok meghatározásával korlátozzák az egyes kutak maximális kapacitásait. A modellezésem során a program által számolt hozamértékekkel számoltam, majd ezeket hasonlítottam össze a valós termelési értékekkel. 3

5 2. A földalatti gáztárolás A növekvő energiaigények és a készletek időben egyre korlátozott rendelkezésre állása miatt vált szükségessé a gáz földalatti tárolása. Fogyasztása szezonális jellegű, a téli hónapokban az alacsonyabb környezeti hőmérséklet miatt megindul a fűtési célú felhasználás, ami jóval nagyobb gázfogyasztást jelent, mint nyáron. Magyarország földgázfelhasználása milliárd m 3 /év, amiből 25-30% hazai termelés, és 70-75% import. A hazai termelés csökken, felhasználása viszont még mindig jelentős. S ebből az alacsony hazai termelési arányból is látszik, hogy a földgáztárolásnak hazánkban kiemelten fontos szerepe van. Az ország gázfelhasználása döntően az Oroszországból importált gázon alapszik. Ez a gáz egyenletesen érkezik az országba. A téli és a nyári gázingadozás kiegyenlítése miatt szükséges a gáz tárolása, ami speciálisan kiépített földalatti gáztárolókban történik. A nyári hónapokban a távvezetékeken érkező többlet gázt - ami az éves fogyasztás kb. negyede - gáztárolókba sajtolják, tárolják, majd ebből fedezik a téli hónapokban jelentkező többlet gázigényt. A világ első földalatti gáztárolóját Ontarióban (Kanada) egy kiürült gázmezőben hozták létre 1915-ben. [1,2] Egy fogyasztó körzet, vagy egy ország gázellátó rendszerének gazdaságos és biztonságos üzeme érdekében elengedhetetlen a földalatti gáztároló, gáztárolók működése. Ha az adott országon tranzit gáztávvezeték halad át, akkor biztonsági szempontból is megkövetelik létesítésüket. Az ún. stratégiai tárolók létrehozását pedig az ellátásbiztonsága szempontjából tartják fontosnak, arra az esetre, ha a forrás és a fogyasztás közötti egyensúly felbomlana. Hazánkban ilyen a szőregi tároló. [2] 2.1 A földalatti gáztárolók típusai Alapvetően két típust különböztetünk meg. Az első, az ún. fogyasztóhelyi típusú, ahol a gáztároló a fogyasztási hely közelében van, míg a másik, a mezőbeli típusú a fogyasztási helytől távolabb található. A gázigények kielégítéseinek szempontjából is különbséget teszünk. Az egyik az elégtelen forráskapacitás pótlására a közel állandó termelés mellett működtetett 4

6 alapterhelésű tároló, a másik a csúcsterhelésű tároló, amit kifejezetten a téli csúcsterhelési napok gázigényének kielégítésére vesznek igénybe. Egy terület földtani adottságainak megfelelően a földalatti gáztároló kimerült, vagy részben leművelt gáz- vagy olajtelepekben (depleted reservoir), víztároló rétegekben mesterségesen létrehozott tárolótérben (aquafier), illetve sótömbökben mesterségesen létrehozott üregekben (salt cavern) lehetséges. A sorrend a gazdaságosság sorrendje is egyben, azaz egy gáztároló létesítésére a zárt szárazgáz telepek a legalkalmasabbak. Magyarországon is ilyen gáztárolók találhatóak (Hajdúszoboszló, Pusztaederics, Zsana, Pusztaszőlős, Szőreg). Egy fölalatti gáztároló létesítését azonban döntően az adott terület természeti adottságai befolyásolják. [2] A földgáztárolókban tárolt gáznál megkülönböztetjük a párnagázt (base gas vagy cushion gas) és a mobilgázt (working gas). A párnagáz mennyiségét úgy kell meghatározni, hogy a tárolóban az optimális betároláshoz-kitermeléshez feltétlenül szükséges minimális nyomást biztosítani tudja, illetve leürített állapotban nem engedi beáramlani a rétegvizet a tároló rétegbe. Ez az a gázmennyiség, amely mindig a tárolóban marad. A mobilgáz a tárolóban tárolt földgáznak az a része, amely bármikor szabadon be-, illetve kitárolható.[2] Kimerült gáz- és olajmezők Ez a tárolási mód a legelterjedtebb, ugyanis a szénhidrogének termelése során lefúrt kutaknak köszönhetően a tároló teljes területe földtanilag feltérképezett, a gázt impermeábilis záró réteg tartja a helyén, s a meglévő kutak ki- és betárolásra is egyaránt alkalmasak. Egy kimerült gázmezőben történő tárolás esetén előnyt jelent a tárolóban maradt jelentős mennyiségű párnagáz, aminek visszasajtolásával már nem kell foglalkozni. Egy nemzetközi tanulmány szerint így optimálisan, 50-50% a kitermelhető- és a párnagáz aránya. Hátrányuk viszont, hogy viszonylag alacsony a napi kitárolási kapacitásuk. [3] További hátrányként lehet megemlíteni, hogy a gázcsapadék- és a kőolajtelepekben létrehozott tárolókban kétfázisú áramlás jöhet létre a gázkondenzátum, illetve az olaj illékonyabb komponenseinek kitermelése miatt. Emiatt a felszíni technológiai 5

7 létesítmények bonyolultabb, és költségesebb technológiát igényelnek ami megnöveli a kezdeti beruházási költséget- majd idővel, a párnagáz teljes kicserélődése után akár feleslegessé is válhat. [2] 1. ábra Kimerült szénhidrogéntelepben létrehozott tároló (Forrás: Jászberényi Z. Az Európai tárolói piac jövője- Mozgatórúgók és kihívások) Víztároló rétegekben létrehozott tárolótér Ezek a tárolók olyan helyen létesülnek, ahol nincs lehetőség kimerült gáztárolók kiépítésére. Az aquiferben történő tároló kialakításánál olyan víztároló réteget kell kiválasztani, ami még gáz esetén is megfelelően zár, kiterjedése és porozitása is elég nagy ahhoz, hogy elegendő mennyiségű gázt tudjon tárolni. A tárolótérfogat létrehozása költséges eljárás (a gáz költsége + kompresszorozás) és akár 5-10 évig is eltarthat. Gazdaságossági számításoknál figyelembe kell venni, hogy a fedőkőzeten folyamatos gázszivárgás történhet, a fedőkőzet gázra nem lesz teljesen át nem eresztő. Ezek alapján a víztestben történő tárolás általában 2-3-szor drágább, mint a leművelt telepben történő tárolás. [2, 3] 6

8 2. ábra Víztároló rétegekben létrehozott tárolótér (Forrás: Jászberényi Z. Az Európai tárolói piac jövője- Mozgatórúgók és kihívások) Sótömbökben mesterségesen létrehozott üregek A sótömbökben létrehozott tárolók csak kis mennyiségű gáz tárolását teszik csak lehetővé, méretük is sokkal kisebb, de a legnagyobb előnyük, hogy nagy kiviteli ütem mellett képesek a gázt kitermelni, s a kitárolási- és betárolási irányt is gyakran lehet változtatni. Ezért ezeket a tárolókat a csúcsfogyasztások kielégítésére használják. [2,4] 3. ábra Sótömbökben mesterségesen létrehozott üregek (Forrás: Jászberényi Z. Az Európai tárolói piac jövője- Mozgatórúgók és kihívások) 7

9 Az 1. táblázatban a különböző tároló típusok főbb paraméterei láthatóak egy rövid összefoglalásban. 1. táblázat A tároló típusok összehasonlítása (Forrás: Jászberényi Z. Az Európai tárolói piac jövője- Mozgatórúgók és kihívások) Kimerült mező Aquifer Sótömb-kaverna Mobilgáz- mennyiség Magas Magas Viszonylag alacsony Kitárolási arány * Alacsony Alacsony Magas Betárolási arány* Alacsony Alacsony Magas Párnagáz-mennyiség ~50% ~80% ~30% *a mobilgáz mennyiséghez viszonyítva 2.2 A gáztárolás folyamata 4. ábra Egy földalatti gáztároló sémája (Forrás: Bódi T.: Föld alatti gáztárolás) 8

10 Az 4. ábrán egy leművelt gáztelepben létrehozott földalatti gáztároló látható. Felülről a gázt át nem eresztő fedőkőzet, alulról a víz-gáz határ határolja, azaz ez a tároló hidrodinamikailag egy víztesthez kapcsolódik. A nyáron besajtoló, télen termelő kútként üzemelő, más néven vegyes üzemű kutak és a gázvezetékek segítségével történik a tárolóból a gáz ki- és besajtolása. A gázt ezután a bekötővezetéken át a gyűjtőközpontba vezetik, ahol szeparálják, előhűtik, s ezután az alacsony hőmérsékletű gázkezelő rendszerbe kerül, ahol a vízmentesítés és a távvezetéki szállításra való előkészítés történik. Ha szükséges, akkor komprimálják, s a komprimálás hatására felmelegedett gázt visszahűtik, és kb. -8 o C-on szeparálják. A hűtésben a Joule- Thompson hatásnak is fontos szerepe van. A megfelelő harmatpont eléréséhez, amit az egyes országok szabványai írnak elő a gáztávvezetékek nyomása, a gázelosztó rendszer nyomásviszonyai és az éghajlati körülmények függvényében a szeparátorokban a feleslegessé vált vizet, gazolint és inhibitort (metanol, glikol) leválasztják. Nyáron, a betárolás időszakában érkező gázt először mérik, szűrik, majd a kompresszorokra kerül, ahol a nyomásfokozás után felmelegedett gázt lehűtik, majd a gyűjtősoron, folyóvezetékeken és a kutakon keresztül a tárolóba sajtolják. [2] 9

11 3. A hajdúszoboszlói földalatti gáztároló 3.1. A tároló története A magyarországi gázvagyon kutatását az 1946-ban létrejött Magyar-Szovjet Nyersolaj Rt. (MASZOVOL) kezdte újra az Alföldön. A geofizikai szeizmikus kedvező mérési eredmények után 1958 decemberében kezdték el a Hsz-2 jelű kút fúrását januárjában már több jelentős, és számos kisebb jelentőségű gáztelepet tártak fel. A teljes Hajdúszoboszlói mező a több mint 30 milliárd m 3 -es földgázvagyonával az ország legjelentősebb földgázlelőhelyévé vált, és ettől az időtől vette kezdetét Magyarországon a földgáz érdemi felhasználása. A földgáztermelés csúcsidőszakában a hatvanas évek végétől, a hetvenes évek elejéig ( ) a hajdúszoboszlói mezőből évente 1,8 milliárd m 3 földgázt termeltek. Már az 1970-es években kiderült, hogy a gáz felhasználása szezonális jellegű, és a csúcsigények kielégítése érdekében hazánkban is, - más országokhoz hasonlóan - a már elterjedt földalatti gáztárolók létesítése ajánlott. Az első magyarországi földgáztároló kiválasztása a m mélységben elhelyezkedő, 45 m átlagos etázsmagasságú, több mint 5 milliárd m 3 földtani készlettel rendelkező Szoboszló-III jelzésű telepre esett. A telep kitermelése 1962-ben kezdődött, s működése alatt összesen 2,3 milliárd m 3 földgázt nyertek ki. Annak érdekében, hogy a telepben megfelelő mennyiségű párnagáz maradjon, 1976-ban befejezték a termelést. Ekkor még csak 9 db termelő kút volt. A telep leművelési foka 57%-os volt, a kezdeti telepnyomása pedig 97,2 bar-ról 72,8 bar-ra csökkent. A tároló munkálatait 1977-ben kezdték meg, 1979-re elkészült a kompresszorállomás és 35 db speciális kúttalpi homokszűrővel ellátott gáztermelő-besajtoló kút is. Majd 1980-ban megtörtént az első üzemszerű földgázbesajtolás, mely 240 millió m 3 földgázt jelentett re a tárolót tovább bővítették, s így már 400 millió m 3 -es mobilgáz kapacitással rendelkezett. Besajtoló kapacitása elérte a 2,9 millió m 3 /napot, kitermelő kapacitása pedig az 5 millió m 3 /napot. Ezt követte a tároló további bővítése, a II. ütem ( ) végére 800 millió m 3 mobilgáz kapacitással, és újabb 10 db új kúttal bővült. A III. ütem ( ) végére még 28 db új kút fúrása történt, mobilgáz kapacitása pedig elérte az 1,4 milliárd m 3 -t között további 10 db új kutat is mélyítettek. Mobilgáz kapacitása 1,44 milliárd m 3 -re bővült. Az 1995-ben végzett földgáztároló 10

12 kútjainak állapotfelmérése során megállapították, hogy a Szoboszló-II-es telepbe átfejtődés történt, melynek mértéke 449 millió m között ezt a hiányt pótolták, az átfejtődést okozó kútszerkezeti hibák kijavítása mellett között újabb 10 új kút fúrása és kivitelezése történt és 5 régi kutat gáztároló kúttá minősítettek között további 5 új kutat fúrtak le. A tároló jelenlegi 1,44 milliárd m 3 -es mobilgáz kapacitás az elmúl évek gondos üzemeltetésének, a tervszerű és folyamatos rekonstrukcióknak köszönhetően nem változott. A napi kitárolási kapacitás 19,8 millió m 3 -re, a betárolási kapacitás napi 10,3 millió m 3 -re bővült. A es gázkrízis idején a kitárolási kapacitása elérte a 20,8 millió m 3 /nap értéket is.[5,6] 5. ábra Hazai földalatti gáztárolók elhelyezkedése (Forrás: Ezzel az 1,44 milliárd m 3 -es mobilgáz mennyiséggel Hajdúszoboszló jelenleg Magyarország 3. legnagyobb gáztárolójának számít, ha a stratégiai tároló kapacitását is figyelembe vesszük. 11

13 2. táblázat A Magyarországon található földgáztárolók kapacitásadatai (Forrás: E.ON Földgáz Storage Zrt.: Földalatti gáztárolás) Mobilgáz (Millió m 3 ) Kitermelő kapacitás (Millió m 3 /d) Zsana Hajdúszoboszló 1440 (1640)* 19,8 (20)* (2012/2013) Pusztaederics 340 2,9 Kardoskút 280 2,9 MMBF Szőreg 1900 / 1200 / / 20 Összes EFS kapacitás 4230 (4410)* 54,6 (55)* Összesen ,6 * Hajdúszoboszló potenciális mobilgáz max Millió m 3 + a Magyar Bányászati Földtani Hivatal által jóváhagyott Műszaki Üzemi Terv szerint 200 Millió m 3 Párnagáz eladás esetén 1790 Millió m A tároló bemutatása A hajdúszoboszlói gáztároló Kelet-Magyarországon, Budapesttől kb. 200 km-re található. A gáztároló egy homokkő tároló rétegben létrejött kimerült gázmezőre települt, amit egy permi víztest határol. A réteg a felszínnel besajtoló és termelő kutakkal tartja a kapcsolatot, s ezeken keresztül történik a gáz áramlása. A besajtoló/termelő kutakon kívül megfigyelő kutak is találhatóak, melyek a tároló működésének ellenőrzésében játszanak szerepet. A tároló átlagos mélysége a felszíntől számítva kb m. Három nagy rétegből tevődik össze, melyek hidrodinamikailag kapcsolatban állnak egymással. Ennek oka, hogy a közbetelepült agyagrétegek elvékonyodhattak, és gázra áteresztőek lettek. A mobilgáz tartalma a 97,2 bar-os maximális rétegnyomás mellett 1440 millió m 3. A 3. táblázatban a tároló főbb tulajdonságait gyűjtöttem össze. 12

14 3. táblázat A tároló legfontosabb tulajdonságai (Forrás: Stephanie S.: Hajdúszoboszló Storage Review Study) Mobilgáz 1440 millió m 3 Eredeti gáz-víz határ 880 mtsza Átlagos porozitás 28 % Átlagos permeabilitás 600 md Átlagos víztelítettség 36 % Terület 39,2 km 2 Átlagos effektív vastagság 12 m Kezdeti készlet 5900 millió m 3 Ipari készlet 4720 millió m 3 Elsődleges eljárással kitermelt 2310 millió m 3 A tároló üzembe helyezésének 1979 év kezdete Párna gáz * 2410 millió m 3 Aktív kutak száma 99 db (termelő/besajtoló) Nyomás ellenőrző kutak száma 36 db * i párnagáz konverzió előtt A rétegnyomásnak, - ami ciklusonként változik - kiemelkedően fontos szerepe van a tároló működésének szempontjából. A betárolási ciklus kezdetén a legalacsonyabb, amikor a teljes mobilgáz kapacitást kitermelték a tárolóból és már csak a párnagáz maradt hátra. Az ehhez tartozó minimális nyomás érték 61 bar. A besajtolás végén, mikor a tároló teljesen fel van töltve, akkor éri el a legnagyobb megengedett lyuktalpi nyomást, ami a már korábban is említett 97,2 bar. Ez a nyomásérték megegyezik a földgáztelep kezdeti telepnyomásával. Ettől nagyobb rétegnyomás azért nem ajánlott, mert eddig tudjuk biztosan, hogy a tárolót határoló rétegek gázra tökéletesen zárnak. Nagyobb nyomásértéknél a fedőkőzet felrepedhet, károsodást okozhat, ami gázszivárgáshoz vezethet, és a tároló tönkremenésével járhat. [9] A rezervoár nyomásából a tároló feltöltöttsége is megállapítható. 13

15 Nyomás (bar) 1. diagram A tároló feltöltöttség szintje a rétegnyomás-mobilgáz mennyiségének függvényében. (Forrás: saját munka az E.ON Földgáz Storage Zrt. adatai alapján) Mobilgáz arány (millió m 3 ) , ,6 100% 59% 29% 15% 7% Tároló feltöltöttsége (%) Az 1. diagramról könnyen leolvasható az egyes mérési pontokhoz tartozó rétegnyomás, a hozzá tartozó mobilgáz aránnyal, valamint a tároló feltöltöttségi szintje. Korábban már említettem, hogy itt egy homokkő tároló rétegben létrejött tárolóról van szó. A homokkő tároló rétegek különösen érzékenyek, ezért fokozottan figyelni kell a gáz besajtolásának és termelésének ütemére.[1] Jelenleg a legnagyobb megengedhető kitárolási kapacitás: 19,8 millió m 3 /nap. A kitermelést ezzel az értékkel a homoktermelés miatt nem lehet egyből elkezdeni. Fokozatosan, meghatározott értékek betartásával érik el ezt a szintet. Először öt napon keresztül 4,8 millió m 3 /napos termelési szinten kell kezdeni a teljes kitermelő kútállomány igénybevételével, majd utána fokozatosan növelve a termelési ütemet, amíg el nem éri a maximális kitermelési kapacitást. Besajtoláskor is először ugyan ezzel a csökkentett ütemmel kell kezdeni, majd három nap után növelhető az érték egészen 10,3 millió m 3 /nap-ig. [8] 14

16 Látható, hogy sem a betárolás, sem a kitermelés nem kezdődhet el egyből a csúcsterhelésen, így ezt a folyamatot előre be kell kalkulálni az adott termelési ciklus üzemeltetése során. Diplomamunkám során elvégzett számításokat csak a kitermelésre néztem meg. A tároló hőmérsékleti hatásai Magyarország kedvező geotermikus adottságainak köszönhetően (50-60 o C/1000 m), a tároló hőmérséklete viszonylag magas, 72 o C. Ez az érték a ki- és betárolási időszak végén változik. A számításaimban azt feltételeztem, hogy a kitárolás egy állandó izoterm hőmérsékleten történik, tehát a 72 o C-os hőmérsékletet vettem alapul. Homok és víztermelés: A víztermelés az elmúlt években alacsony, 0,37 és 0,95 m 3 volt 1 millió m 3 gáz esetén. A homoktermelés érzékelésére pedig minden egyes kitermelő kútban homok érzékelőt szereltek fel. A homok és a víztermelés időben változik, nem lehet egy átlagos értékkel meghatározni. A kutak homoktermelése azonban egyfajta korlátozó tényezőként lép fel, azaz, hogy megőrizzék a kutak jelenlegi állapotát ezáltal elkerülve a túlzott homoktermelés okozta károk következményeit, termelési kapacitásaikat szabályozni kellett. A későbbiekben ezzel részletesebben is foglalkozom. [8,9] A kutak kialakítása, életkora: A hajdúszoboszlói földgáztárolóhoz tartozó kutak többsége függőleges kút, mindössze 5 db vízszintes kút működik. Termelő cső átmérője 3 ½ és 4 ½. Egyes kutak csak besajtoló vagy csak termelő kútként funkcionálnak, de a döntő többsége vegyes üzemű, azaz mind a két feladatot el tudja látni. Egy téli kitermelési ciklus folyamán db kutat használnak. [8,9] A kutak kútkiképzésénél ún. nyitott lyukas (open hole) kútkiképzést alkalmaznak, melyben huzalszűrővel (wire wraped screen) és homokszűrőzéssel (gravel pack) oldották meg a homoktermelés elleni védelmet. [9] 15

17 6. ábra Egy tipikus kútszerkezet felépítése (forrás: E.ON Földgáz Storage Zrt.) A legtöbb besajtoló/termelő kút átlagosan 25 és 35 évvel ezelőtt lett lemélyítve. Ebből kifolyólag a tároló területén található 99 kútnak több mint 70%-a 25 évesnél idősebb. Ha figyelembe vesszük a megfigyelő kutakat is, akkor ez az érték több mint 80% lesz. [8] Párnagáz csökkenés A tároló párnagáz mennyiségének további csökkentése következtében a telepnyomás és a rétegnyomás is csökkenne, ami a kitermelés szempontjából hátrányt jelentene. Ahhoz, hogy a gázáramlás meginduljon, természetes vagy mesterséges nyomáskülönbségnek kell létrejönnie. Ha csökkentenénk a rétegnyomást, akkor csökkenne a lyuktalpi nyomás és a gyűjtő (szeparátor) oldali nyomás is. Az alacsonyabb nyomásérték hatására a gáz nem érné el a Földgázszállító Zrt. által előírt nullponti nyomást, ezért a gázt kompresszorozni kellene, ami plusz költségeket vonna maga után. 16

18 3.3. A felszín-technológia bemutatása Egy kitárolási ciklus kb. 165 napot vesz igénybe, ami során a gáz termelésekor az alábbi munkafolyamat megy végbe: A gáz a tárolóból a nyomáskülönbség hatására a kutakon át a felszínre áramlik, majd a felszíni csővezeték rendszeren át a szeparátorokba jut, ahol eltávolítják a gáz mellett termelt vizet. Ezután a gáz egy dietilén-glikol (DEG) víztelenítő egységbe kerül, itt a gázban lévő víz leválasztása történik. Majd a gáz nyomásától függően az országos távvezetéki rendszerbe lép. Ha a gáz nyomása elegendő nagy ahhoz, hogy belépjen a távvezetéki rendszerbe, akkor ez kompresszorozás nélkül történik, ellenkező esetben viszont szükség van a gáz kompresszorozására. Mielőtt a gáz a távvezetéki rendszerbe kerülne, előtte az FGSZ Zrt. által működtetett mérő egységén áramlik át. [8] A továbbiakban a modellezésem során kompresszorok használata nélkül vizsgáltam a rendszer működését. 7. ábra Felszín-technológia sémája (Forrás: saját munka) 17

19 Kútvezetékek Hajdúszoboszlón négy különböző csővezetéket használnak: 4, dupla 4, 6 ill. 8. Hosszuk változó. A legrövidebb kútvezeték, ami egy besajtoló kúthoz tartozik, 130 m, a leghosszabb pedig 2611 m. A hajdúszoboszlói földgáztárolóhoz tartozó kutak átlagos hosszúsága így is eléri az 1300 m-t. [8] A földgáztárolónál és a számításaimban használt kútvezetékek átmérőit és falvastagságait az alábbi táblázatban foglaltam össze: 4. táblázat Kútvezetékek méretei (Forrás: saját munka az E.ON Földgáz Storage Zrt. adatai alapján) Átmérő Átmérő és falvastagság x 4 mm x 5 mm x 6,3 mm 4 114,3 x 6,3 mm x 5 mm x 6,3 mm x 8 mm x 7,1 mm x 6,3 mm A vezetékek sugaras elrendezésűek. Minden egyes kúthoz egy vagy két kútvezeték tartozik, amely(ek) a legrövidebb úton az északi, valamint a déli gyűjtőállomáshoz csatlakoznak. Döntő többsége a déli gyűjtőállomásra fut be. A kútfejből a kútvezetékbe lépve egy homokfigyelő szűkítő elemmel találkozhatunk, aminek szűkítő elemét a későbbi számítások során figyelembe vettem. Ezek a szűkítő méretek a besajtolás alatt egységesen 70 mm, a kitermelés folyamán pedig mm között változnak, attól függően, hogy külső tényezők hatására mennyire szabályozzák a kutak hozamait. A kutak különböző életkorából következően a kútvezetékek életkora is különböző. A legöregebb itt is 35 éves. Ebből adódóan nem csak méretükben, hanem anyagminőségükben is különbözőek. 18

20 Az összes vezetéket és a felszín-technológia létesítményeit egységesen 100 bar maximálisan megengedhető üzemi nyomásra (MOP) méretezték. [8] Az északi és a déli gyűjtővezeték két csővezetékkel csatlakozik egymáshoz. Az egyiket kitermeléskor (DN500-as), a másikat besajtoláskor (DN400-as) használják. Diplomamunkám során csak a kitermeléssel foglalkoztam, így a DN500-as névleges átmérőjű csővezeték volt fontos számomra. Az északi oldalról érkező gyűjtővezeték még a déli oldali szeparátorok előtt összekapcsolódik a déli gyűjtővezetékkel, és a szállított gáz innentől együtt halad át a szeparátoron, majd a gázelőkészítő egységen. 8. ábra A hajdúszoboszlói gáztároló állomás déli gyűjtőállomása (Forrás: E.ON Földgáz Storage) Szeparátorok és víztelenítő egységek A tárolóhoz 15 szeparátor tartozik, amelyek közül 10 a déli, és 5 az északi oldalon helyezkedik el. A szeparátorok a tárolóból termelt vizet választják le. A száraz gáz gyártás -nak ez az első állomása. Mindegyik szeparátor kb ezer m 3 /h kapacitással rendelkezik, bar nyomásviszony között. Ezeken kívül még 7 db abszorpciós víztelenítő egységgel történik a gáznak az előírtaknak megfelelő beállítása. Felépítésüket tekintve álló és fekvő elrendezésűek, a gázhozamtól függően párhuzamosan, vagy akár egymástól függetlenül is működtethetőek. 19

21 A gáz szárítása glikol segítségével történik. A cél, hogy a gáz a lehető legnagyobb felületen érintkezzen a glikollal, és hogy a víztartalmát lecsökkentse az országos távvezetéki rendszerben megengedett legnagyobb 0,17 g/m 3 -es értékre. [8,9] Gázmennyiség mérés A gáz mennyiségét különböző pontokban, különböző működési periódusokban mérik ultrahangos, valamint mérőperemes mérőkkel. A kitermelési ciklus első mérése a gyűjtőállomásokon történik. Minden egyes csővezeték külön ultrahangos mérővel van felszerelve. Ezután a feldolgozó egység, és a szeparátorok kilépő oldalán mérik meg a gázt, majd az utolsó mérést a 0 pontban mérik. Ez az FGSZ Zrt. által működtetett mérőperemes mérővel történik, s ez számít a hivatalos elszámolási mérésnek is. [8,9] 20

22 4. A hajdúszoboszlói földgáztároló modellezése 4.1. Kapacitás vizsgálatok Dolgozatom során megvizsgáltam a tároló kútjainak kapacitásviszonyait. Egy kút kapacitását számos tényező befolyásolja. Az egyik ilyen befolyásoló tényező lehet a rétegnyomás, és a tárolóban lévő mobilgáz mennyisége. Az egyes kutak gyűjtőterületén, valamint a tárolóban fellépő nyomásváltozás és így az áramlási periódusok is nagymértékben függnek a tároló geometriájától, a tárolókőzet és a benne lévő fluidum (jelen esetben gáz) tulajdonságaitól (porozitás, permeabilitás, viszkozitás, sűrűség). A vizsgált áramlástani folyamatokat függőleges kutakra tételezem fel. A kút körül kialakuló gravitációs hatás elhanyagolható, az áramlások síkradiálisnak tekinthetők, így a kút felé történő áramlás radiális irányú és egy síkban történő lesz. Ez azért vehető így, mert a réteg vastagsága a területi kiterjedéshez képest elhanyagolható. A vizsgálat során egyfázisú gázáramlás történik. A gázkutak hozamegyenletének levezetésénél figyelembe kell venni, hogy a telítetlen olaj áramlása teljesen másképp viselkedik a gázáramlásnál. Ezek a különbségek a következőek: a gáz fizikai paraméterei (sűrűség, eltérési tényező, viszkozitás) nyomásfüggőek a turbulencia hatásának figyelembevétele (már viszonylag kis gáz hozamoknál is nagy lehet a nagy-sebességű áramlás valószínűsége) [2] Az egyfázisú gázáramlás levezetésére kétféle módszer áll rendelkezésünkre. Állandósult áramlást (állandósult normálállapotú termelést) feltételezve az időtől független gázszivárgás általános differenciál egyenletét oldjuk meg a kút fala (r=r w, p=p wf) és a kút kör alakú gyűjtőterületének határa között (r=r e, p=p e ). A másik megoldás, hogy a Darcy törvény differenciális alakjából indulunk ki: v g a gáz telepkörülmények közötti sebessége [m/s] k a gázra vonatkozó abszolút permeabilitás [m 2 ] 21

23 a gáz viszkozitása [Pas] A gáz normál állapoton vett q g hozamával meghatározható a v g áramlási sebessége. Figyelembe véve a gáz teleptérfogati tényezőjét (B g ), ami reális gázok esetén: B g a gáz teleptérfogati tényezője p sc a gáztechnikai normálállapot nyomása [Pa] [ Pa] T sc a gáztechnikai normálállapot hőmérséklete [K] [288K] p a nyomás [Pa] T a gáztároló hőmérséklete [K] z a gáz eltérési tényezője [-] valamint síkradiális áramlást feltételezve, azaz A=2rπh a következő összefüggést kapjuk: Az egyenleteket összevonva, a változók szétválasztása után, a külső és belső határok integrálásának figyelembe vételével megkapjuk a gázáramlásra vonatkozó általános egyenletet: q g h r e r w a kút gázhozama normálállapotban [m 3 /s] effektív rétegvastagság [m] a kúthoz tartozó gyűjtőterület sugara [m] a kút sugara [m] 22

24 p e p wf nyomás a kút gyűjtőterületének határán [Pa] áramlási kúttalpnyomás [Pa] A jobb oldalon lévő integrálás után, ha a p/μ g z kifejezést megvizsgáljuk, akkor három jól elkülöníthető nyomástartomány kapunk. 9. ábra A p/μgz kifejezés nyomásfüggése (Forrás: Dr. Bódi T. :Föld alatti gáztárolás) A 9. ábráról leolvasható, hogy kis nyomásoknál bar között - a p/μ g z görbe a koordináta-rendszer origóján áthaladó egyenes lesz, azaz ebben a nyomástartományban a 1/μ g z állandónak tekinthető. 138 és 207 bar között egy görbületet mutat, 207 bar nyomástartomány fölött az értéke megközelítőleg állandónak tekinthető. Az utóbbi két tartomány részletezésével most nem foglalkozom, mivel az általam vizsgál hajdúszoboszlói gáztároló maximális rétegnyomása kevesebb, mint 138 bar. Kis nyomásokra elvégezve az integrálást, az eredmények visszahelyettesítése után a kútkörüli permeabilitás és a nagysebességű gázáramlás miatt fellépő turbulencia hatás figyelembe vétele után a gázkút hozamegyenlete: 23

25 A szénhidrogéniparban, az egyenletben szereplő paraméterek meghatározása helyett ún. kapacitásvizsgálattal történő mérés terjedt el ban a gázkutak hozamának és az alkalmazott depresszió közötti összefüggés leírására ellennyomásos (backpressure) egyenletet dolgoztak ki, amelyet másképpen a gázkút exponenciális hozamegyenletének is neveznek. Az összefüggésben szereplő C konstans az exponenciális hozamegyenlet tényezője [m 3 /nap/bar 2 ]. Értékének elméleti úton történő meghatározása: [ ] Az n kitevő értéke szigorúan csak 0,5 n 1 között változhat. Ha ettől eltérő értéket kapunk, akkor a mérésünk, vagy a kiértékelésünk valószínűleg hibás. [2] 4.2. A hozamegyenletek meghatározása a Petroleum Expert programcsomag segítségével Diplomamunkám elkészítése során a Petroleum Expert nevű programcsomagot használtam a számításaim elvégzésére, valamint a modellezésemre egyaránt. A programcsomag több programból tevődik össze, közülük a Prosper, valamint a Gap nevű programokkal dolgoztam. A Prosper megnevezés a PROduction and System PERformance rövidítéséből áll. A program az angol mozaikszavak jelentéséből adódóan a termelés, valamint a rendszer működési jellemzőinek elemzésére alkalmas szoftver. A program segít a termelő- és a reservoir mérnököknek a tároló rétegtől a termelőcsövön és a csővezetékeken át a gyűjtővezetékig kialakuló áramlástani modell elkészítésében. Az áramló közeg lehet gáz, olaj, egyéb fluidum vagy ezek együttes kombinációja. A program különböző 24

26 beállításokkal, különböző számítások elvégzésére alkalmas. Termelés és besajtolás is egyaránt modellezhető vele. Dolgozatomban nem térnek ki a program részletes bemutatására, csak az általam használt opciókkal foglalkozom. A Prosper, mint minden Windows alapú szoftver egy felhasználóbarát kezelőfelülettel rendelkezik. Első lépésben a rendszer alap tulajdonságait és PVT tulajdonságait kellett megadnom. Ezt minden kútra egységesen adtam meg. az áramló közeg: gáz. az áramlás helye: termelőcső a kutak típusa: szárazföldi, termelő kút a kútbefejező opciónál a korábban már említett Open hole Wire Wrapped Screen beállítást használtam a gáz relatív sűrűsége: ρ gr =0,58 szeparátor nyomás: 70 bar(a) termelt gáz kondenzátum: 1e -6 Sm 3 /Sm 3 a kondenzátum sűrűsége: ρ=700 Kg/m 3 a termelési víz-gáz arányt az alacsony víz termelés következtében 2,8 e -6 Sm 3 /Sm 3 - nek tételeztem fel a víz sótartalma: 5000 ppm inert gázok: H 2 S=1; CO 2 =5; N 2 =1,5 mol% a tároló hőmérséklete: T=72 o C, ami megegyezik a telep kezdeti hőmérsékletével Az egyes kutak hozamegyenletei alapján a program képes meghatározni az IPR Inflow Performance Rate görbéket. Az IPR görbe a gázkútba való beáramlás görbéje. Összesen 20 opció közül választhatunk a beáramlási görbék elkészítéséhez, attól függően, hogy milyen információk állnak a rendelkezésünkre. Modellezésem során kétféle számítási modellt használtam, mely a kúttalp nyomás és a gázhozam függvénye alapján határozta meg a beáramlási görbéket. Mind a kettő a fentebb említett ellennyomásos egyenlet számítási módszerét követi. 25

27 Hajdúszoboszlón jelenleg 99 kút működik. Ezek közül, - mint már említettem - van, ami csak besajtolásra, van, ami csak kitermelésre használható, és van, amelyik mind a két funkciót el tudja látni. Olyan kút is van köztük, ami tartós termelésre alkalmatlan, csak időszakosan, az esetleges csúcsigények kielégítése alkalmából használják. Így egy téli ciklus alatt összesen kb db kutat használnak. [9] A diplomatervemben a rendelkezésemre álló adatok alapján a 2011/2012-es kitárolási ciklust vizsgáltam, ahol 73 db kutat használtak. Először a MultiRate C and n hozamegyenletet választottam. A rendelkezésemre álló kapacitásvizsgálat adatokból 52 kútnak volt meg az összetartozó kúttalp-nyomás és hozam érték párja, a hozzá tartozó rétegnyomással és a tároló permeabilitásával, ami 100mD-5D között változik. A tároló átlagos effektív vastagságát egységesen 12 m-nek vettem fel. Az 53 kút a megfelelő adatainak a begépelése után a program kiszámította a gázkút hozamegyenletét és elkészítette a hozzá tartozó beáramlási görbét. Az elkészített beáramlási görbéket ellenőrizni kell. Ezt kétféleképpen tehetjük meg. Az első ellenőrzési mód, hogy a rendelkezésünkre álló hozam-nyomás párokat a program úgynevezett tesztpontként használja fel, és ha ezek a pontok illeszkednek a program által meghatározott görbére, akkor a görbe és a hozamegyenlet meghatározása megfelelő. Ez azt jelenti, hogy a valóságos üzemállapotnak megfelelően lett megállapítva az IPR görbe. A 10. ábrán szemléltetem az egyik kút beáramlási görbéjét és a rá illeszkedő mérési eredmények alapján meghatározott kúttalp-nyomás - hozam pontokat. 26

28 10. ábra Egy kút beáramlási görbéje a mért hozam-nyomás párokkal (Forrás: saját munka) Az IPR görbe elkészítéséhez és a 10. ábrán megjelölt tesztpontokhoz tartozó nyomás- és hozamértékek értékeit az 5. táblázatban foglaltam össze. A rétegnyomás 85,72 bar volt. 5. táblázat Egy kút kúttalp nyomás és hozam (1000 m 3 /nap) értékpárjai (Forrás: saját munka az E.ON Földgáz Storage Zrt. adatai alapján) Hozam (1000 m 3 /nap) Kúttalpnyomás (BARa) 148,7 85, ,46 399,6 83,66 457,7 83,16 A 10. ábra alapján is jól látszik, hogy a tesztpontok megfelelően illeszkednek a görbére, s látható, hogy az aktuális üzemi beállítások és kútkiképzés mellett mekkora a termelt gáz mennyisége 1000 m 3 /nap-ban az áramlási kúttalpnyomás (BARa) függvényében. Továbbá feltünteti az általa kiszámított maximális gázhozamot, amely az angol Absolut 27

29 Open Flow kifejezés rövidítéséből származó AOF jelölést kapta. Alatta a kiszámított C és n értékek jelennek meg, melyeket szintén felhasználhatunk az ellenőrzésünk céljából, mégpedig úgy, hogy az n értékének szigorúan 0,5 és 1 közöttinek kell lennie (0,5 n 1). A vizsgált kúton kiszámolt értékek a következők: AOF=4466,512 (1000 m 3 /nap) C=3410,14 m 3 /nap/bar 2 n=0,80729 Ezen felül látható, hogy már alacsony nyomáskülönbség hatására is megindul a gáztermelés. Minél nagyobb lesz a réteg és a kúttalp között létrejövő depresszió, annál magasabb hozamot képes a kút termelni. Ez egyrészt a tároló nagyon kedvező tulajdonságaira utal, de másrészt viszont a nagy nyomáskülönbség hatására egyre nagyobb lesz a gázhozam is, ezzel együtt az áramlási sebesség is növekszik, ami rétegkárosító hatással járhat. Ezeket a számításokat mind az 52 kútra külön-külön elvégeztem. A számítási eredményeket, azaz az AOF, C és n értékeit az 1. mellékletben foglaltam össze. Az egyes kutakhoz tartozó beáramlási görbék pedig a CD mellékleten található. A fennmaradó további 21 kútra csak a besajtoláskor mért well-teszt eredmények álltak rendelkezésemre. Ezért ennek kiküszöbölése érdekében, és hogy mind a 73 kútra el tudjam végezni a modellezést, szintén a 2011/2012-es év rezsimadatait vettem figyelembe. Itt a teljes kitárolási ciklus alatt fellépő részesedések (%), és a megállapított rezsimmaximumok (1000 m 3 /nap) összehasonlítása alapján az egyező kutakra hasonló C és n értékeket vettem fel, mint az előző MultiRate C and n számítások alapján kaptam. Igaz, hogy ez csak egyfajta közelítés, de azok a kutak, amelyek alacsonyabb rezsimmel tudnak termelni, azaz a kutak állapota rosszabb, ott a C értéke is alacsonyabb, míg a nagyobb rezsimmel termelő, jobb tulajdonságokkal rendelkező kutaknál a C érték is nagyobb. Így egy jó közelítést lehet megállapítani termelési tulajdonságaiknak. 28

30 Az IPR görbék elkészítésére a Prosperben a C and n számítási modellt használtam. A szükséges általános adatokon (a tároló nyomása, hőmérséklete, víz-gáz aránya, termelt gáz kondenzátuma) kívül, a megfelelő C (m 3 /nap/bar 2 ) és n értékek beírásával elkészíthető a beáramlási görbe. Ezekkel a beállításokkal a következőképpen néz ki az IPR görbe: 11. ábra Egy kút beáramlási görbéje C and n számítási modellel A felhasznált adatok: rétegnyomás: 87,5 bar C : n: 0,5567 (Forrás: saját munka) A 10. és a 11. ábra közötti különbség, hogy a 11. ábrán csak az AOF értékét tünteti fel, ami jelen esetben AOF= 824,901 (1000 m 3 /nap). A C és n értékeket mi adjuk meg, ezért ezeket külön már nem írja ki. A fennmaradó 21 kút beáramlási görbéinek számítási eredményei a 2. mellékletben, a hozzájuk tartozó IPR görbék pedig a CD mellékletben tekinthető meg. 29

31 4.3. A Hajdúszoboszlói földgáztároló modellezése A Petroleum Experts programcsaládhoz tartozó GAP (General Allocation Package) egy többfázisú áramlás szimulátor, amely képes modellezni és optimalizálni különböző termelési és besajtolási hálózatokat egyaránt. A GAP-el felépíthető és modellezhető az egész hálózat, beleértve a tárolót, a kutakat és a felszíni rendszert is. A modellezés pontossága érdekében a programcsaládhoz tatozó programokon kívül több más szimulációs programmal is összeköthető (pl. Eclipse, Hysys). A számítások elvégezhetőek egy adott időpillanatra, vagy ha a programot az MBAL (reservoir modell, Petex) vagy más reservoir szimulátorral kötjük össze, akkor hosszabb periódusra is, akár a tároló kimerüléséig is végezhetünk előrejelzéseket. A dolgozatom során csak egy-egy időpillanatban végzett szimulációkat fogok bemutatni, melyhez a kutak adatait a PROSPER-ben elkészített beáramlási görbék szolgáltatják a GAP-nek. A PROSPER-hez hasonlóan itt is számos beállítási lehetőség közül választhatunk, most csak az általam használt legfontosabb lépéseket ismertetem. Legelőször az elkészíteni kívánt rendszer típusát kellett kiválasztani, ami jelen esetben Production, azaz termelő rendszer. Ez után egyesével felvittem az egyes kutakat a hozzájuk tartozó kútvezetékekkel (belső átmérő, hosszúság), a két gyűjtővezetékkel, és a szeparátorokkal. Ahhoz, hogy a modell megfelelően működjön, a két szoftver összeköttetése következett, azaz a Prosperben elkészített beáramlási görbéket a GAP-be generálás útján előhívtam, ezzel megteremtve a kút és a felszíni rendszer kapcsolatát. Mivel a well-tesztek különböző időpontokban lettek elvégezve, így a Prosper által előhívott különböző rétegnyomás értékeket egy közös nyomásértékre kellett hoznom. Az általam készített modell felépítését a 12. ábrán szemléltetem. 30

32 12. ábra A modell felépítése (Forrás: saját munka) A GAP előnyeihez tartozik, hogy míg a PROSPER-ben csak egy kútnak a számításait lehet elvégezni, addig a GAP-ben a használatban lévő összes kútnak, beleértve a felszíntechnológia különböző elemeit is. Beállíthatjuk a kútvezetékek szintkülönbségeit, különböző szűkítő elemeket, elzáró szerelvényeket, hajlatokat tehetünk a modellünkbe. A komplett rendszer pontos felépítése meghaladná e dolgozat kereteit, ezért feltételeztem, hogy a kútvezetékek vízszintesek, az áramlás stacionárius, és a homokfigyelő szűkítőkön kívül semmilyen más befolyásoló elem nem található. 31

33 4.4. Termelési hozamok összehasonlítása Az adatok begépelése és a modell felépítése után a szimuláció következett. Először egy 92 bar-os rétegnyomásra és 70 bar szeparátornyomásra állítva figyeltem meg, hogy mekkora hozamokra képesek a kutak. A választásom azért esett erre az értékre, mert - ahogy már említettem -, a tároló kitermelését nem lehet egyből a maximális kapacitáson elkezdeni. Ezen okból kifolyólag döntöttem úgy, hogy a tároló kb. 93%-os feltöltöttség szintjén futtatom le a modellezésemet. Ekkor a tárolóban lévő mobilgáz mennyisége megközelítőleg 1359 millió m 3. Ezeket az értékeket az E.ON Földgáz Storage Zrt. által regisztrált adatok alapján határoztam meg. A szoftver kiszámolja, hogy egy adott nyomáscsökkenés hatására az adott hosszon és keresztmetszeten mekkora hozam képes áthaladni. Ezt az ún. VLP (Vertical Lift Performance) görbe segítségével végzi. A VLP görbével a kútban fellépő áramlások alakulását figyelhetjük meg. A VLP és az IPR görbék metszéspontjával kapjuk meg a kút munkapontját. A programmal kirajzoltathatjuk ezeket a metszéspontokat. 13. ábra Egy kút IPR és a VLP görbe metszéspontjai (Forrás: saját munka) 32

34 A 13. ábrán az egyik kúthoz tartozó IPR és VLP görbe metszéspontjai láthatók. Két metszéspont van, amelyek közül az egyik az instabil (bal oldali), a másik a stabil (jobb oldali) munkapont. A hozam meghatározásához a jobb oldali, stabil munkapontot használjuk. A 92 bar-os rétegnyomás és 70 bar gyűjtési nyomás hatására a vizsgált kút kútfej nyomása 89,43 bar, várható hozama pedig 574,163 (1000 m 3 /nap) lett. Ezek a számítások bármilyen programmal is végezzük elméleti számításokon alapulnak, s csak akkor lenne igaz, ha csupán a kútkörzet és a réteg tulajdonságait vennénk figyelembe. A valóság azonban felülírja ezeket a számításokat. Hajdúszoboszlón a kutak védelmének és a biztonságos üzemeltetés érdekében különböző rezsimmaximumokban határozták meg a kutak maximális hozamát. Ahogy már korábban is említettem a tároló egy homokkő rétegben helyezkedik el, ezért fokozottan figyelni kell a kutak homoktermelésére. A kutakat ennek elkerülése végett homokszűrővel látták el. Ha a homokszűrővel és a hozamszabályozással nem korlátoznák a termelést, és a nagy talpi depresszió által keltett megnövekedett áramlási sebesség, vagy a szűrő részleges eltömődésének hatására a lecsökkent beáramlási felületen finom szemcsés réteghomok lépne a kútba, akkor ez szűrőlyukadást eredményezhetne. A homoktermelés pedig fokozott mértékű eróziót okoz, ami jelentősen lecsökkenti a kutak élettartamát. Ezen okokból kifolyólag vannak termelésre szinte alig képes kutak is, amelyeknek semmilyen körülmények között sem szabad nagyobb termelési maximumot megengedni, mint amit még biztonságosan elbír a kút. [9] 33

35 Hozam (1000 m 3 /nap) 2. diagram Rezsimmaximumok összehasonlítása (Forrás: saját munka) A 3. mellékletben részleteztem a 2011/2012-es év rezsimmaximuma és 5 különböző réteg- és gyűjtőnyomás mellett elvégzett szimuláció során létrejött hozamok közti különbségét. Az 2. diagramon is látható, hogy egyes kutak rossz állapota miatt a számított (a használatban lévő homokfigyelő szűkítők mellett) és a kitárolási ciklus folyamán megengedett legnagyobb hozam között jelentős eltérések vannak, ami az egyik kút esetében több mint 300 ezer m 3 -es eltérést is jelent. Ez a kút rossz állapotából adódik. A kutak rezsimmaximumait ezer m 3 között határozták meg, ami a 73 termelésbe állított kút alapján 303,014 ezer m 3 -es átlagtermelést jelent. A program alapján számított átlagtermelési érték viszont 436,928 ezer m 3. A kutak termelése közötti átlagos különbség kb. 133 ezer m 3, ha az egyes kutak rezsimmaximumai és a számolt hozamértékek közti különbségét vesszük figyelembe. A kutak kapacitásának meghatározásával a tároló összkapacitását határozzák meg, ami az előírtaknak megfelelően bármikor biztonságosan kitermelhető. A rezsimmaximumokat 34

36 évről évre felülvizsgálják, és a jó teljesítményű, vagy a javított kutak esetén - amennyiben a fentebb említett feltételek lehetővé teszik - a rezsim akár növekedhet is, ez által pótolva a rosszabb kutak rezsimcsökkenésével okozott kapacitás kiesést. [9] Érdemesnek tartanám a nagy hozamokkal termelő kutak újbóli részletesebb felülvizsgálatát, hogy a gyengébb, termelésre alig képes kutakat kivonhassák a termelésből, s ha mód van rá, akkor megfigyelőkúttá lehetne átalakítani. Az általuk okozott termelés kiesést pedig a jobban teljesítő kutakkal lehetne korrigálni. De az ezzel járó negatív hatásokról sem szabad elfeledkezni, mert az eddig egyenletes eloszlású terhelés felborulhat, ráadásul, ha csak néhány jobban teljesítő kúttal pótolnák ezt a termelés kiesést, akkor ezek a kutak igénybevétele még intenzívebb lenne, ami miatt hamarabb tönkremennének. A következő táblázatokban azt vizsgálom meg, hogy az elméletileg számított hozamértékek alapján mekkora réteg- gyűjtőnyomás mellett képesek a kutak elérni a 2011/2012-es év kitárolási ciklusa során az egyes kutaknak egyedileg megadott maximális kitárolási hozamaikat. Ezeknek a kutankénti maximum rezsimeknek az összege 22,1 millió m 3 /nap volt. A tárolótól elvárt, és az ügyfelek számára a szerződésben foglaltak alapján a tényleges kiadási csúcs ettől azonban kevesebb. Ez azért van így, mert a kutankénti maximumok összegének tartalmaznia kell egy kb. 10%-os tartalékot is, hogyha nem bírna minden kút a maximumon termelni. Az így létrejövő kapacitás különbséget belekalkulálják a rezsimmaximumok meghatározásánál, hogy eleget tudjanak tenni a szerződési feltételeknek. A 3. mellékletben e számítási eredményeket a modellezés során használt összes kútra külön-külön részletezem. 35

37 6. táblázat Az összkapacitások összehasonlítása (Forrás: saját munka) Rezsimmaximum (1000 m 3 /nap) 92 bar rétegnyomás 70 bar szeparátornyomás mellett Különbség (1000 m 3 /nap) (1000 m 3 /nap) , ,715 Rezsimmaximum (1000 m 3 /nap) 80 bar rétegnyomás 61 bar szeparátornyomás mellett Különbség (1000 m 3 /nap) (1000 m 3 /nap) ,7 4734,682 Rezsimmaximum (1000 m 3 /nap) 75 bar rétegnyomás 56 bar szeparátornyomás mellett Különbség (1000 m 3 /nap) (1000 m 3 /nap) , ,644 Rezsimmaximum (1000 m 3 /nap) 70 bar rétegnyomás 54 bar szeparátornyomás mellett Különbség (1000 m 3 /nap) (1000 m 3 /nap) ,5 26,54 Rezsimmaximum (1000 m3/nap) 70 bar rétegnyomás 55 bar szeparátornyomás mellett Különbség (1000 m3/nap) (1000 m3/nap) ,977 A táblázatok alapján megfigyelhető, hogy 70 bar rétegnyomás és 54 bar gyűjtő nyomás (szeparátornyomás) mellett, ha nem kellene hozamcsökkenéssel befolyásolni a termelést, akkor még kompresszorozás nélkül is tudná az előírtaknak megfelelő mennyiségű gázt betáplálni a távvezetéki rendszerbe. 53 bar szeparátornyomás mellett már nem érné el ezt az értéket. Ekkor a tároló kb. 15%-os feltöltöttség szint mellett 220 millió m 3 mobilgáz 36

38 mennyiséggel rendelkezne. A valóságban a fentebb említett okok miatt ez nem kivitelezhető, s ezt az értéket nem vehetjük reálisnak. A tárolót eredetileg úgy méretezték, hogy 30 %-os feltöltöttségig tudja biztosítani a szerződésekben meghatározott értéket. [9] A távvezetéki rendszerbe az FGSZ Zrt. által meghatározott bar közötti nyomásértékkel táplálható a gáz. A gázelőkészítő rendszeren a gáz mennyiségétől függően kb. 3-5 bar nyomásesés várható. Az itt létrejövő nyomásesést is figyelembe véve választottam az 54 bar szeparátornyomást a legalacsonyabb értéknek, mert így még eléri az FGSZ Zrt. által előírt értéket. [10] 37

39 5. A várható nyomásváltozások igazolása Az E.ON Földgáz Storage Zrt. egy PI (Plant Information) nevű programban figyeli a kút és a kútkörzet változásait. Az egész tároló hozam-, hőmérséklet- és nyomásváltozásai nyomon követhetőek vele. Ebben a fejezetben a PI általi ténylegesen mért és a GAP által számított méréseket hasonlítottam össze. Ezek igazolására a PI-ból mért átlagos nyomásokat, a modellemben pedig egy-egy véletlenszerűen kiválasztott kút nyomásváltozását nézem meg. A legnagyobb nyomásesések a kútba áramláskor, azaz a statikus rétegnyomás és a termelési kúttalp nyomás közti különbségből, a kúttalp és a kútfej közötti függőleges szakaszban történő áramláskor, valamint a felszíni rendszerben a homokfigyelő szűkítővel ellátott kútbekötő vezetékben lépnek fel. A többi nyomásveszteség ezekhez képest elhanyagolható. Először a PI-ból vett mérési adatokat ismertetem. Ehhez a 2008/2009-es év kitárolási ciklusából vett adatokat használtam fel, ugyanis az orosz-ukrán gázvita hatására ekkor volt a legjobban igénybe véve a tároló, és ekkor működött a legnagyobb teljesítménnyel, ha az elmúlt éveket vesszük figyelembe. 92 bar rétegnyomás mellett az átlagos kútfej nyomás 83,9 bar, az átlagos gyűjtési nyomás pedig 74,9 bar volt. Ez azt jelenti, hogy a kútba áramláskor és a kútban történő áramláskor fellépő átlagos nyomásveszteség 8,1 bar, a kútvezetékeken pedig 9 bar. Hangsúlyoznom kell, hogy ezek az értékek a működésben lévő kutak átlagnyomásából származnak, s ez az egyes kutaknál eltérő lehet. Számításaimban szintén a tároló teljes feltöltöttségéhez közeli állapotot vizsgáltam, azaz 92 bar rétegnyomás és 70 bar szeparátor nyomás mellett a GAP-ben két általam kiválasztott kút nyomásváltozásait néztem meg. A két kút kiválasztásának szempontjai a következőek voltak: külön gyűjtősorra fussanak be mind a két kútnál a MultiRate C and n hozamegyenlet alapján történjen a számított hozam meghatározása 38

40 az E.ON Földgáz Storage Zrt. által meghatározott rezsimmaximum és a program által számolt hozam ne mutasson nagy eltérést (1000 m 3 /nap-ban) Az első kút kúttalp nyomása 87,6 bar, így a kútba áramláskor 4,4 bar nyomásveszteség lépett fel, a kútfej nyomása 76,17 bar, azaz a kútban 11,43 bar volt a számított nyomásesés. Az 1100 m hosszú 6 -os csővezetéken 6,144 bar nyomásveszteség lépett fel. A másik kút kúttalp nyomása 89,3 bar, kútfej nyomása 75,03 bar. Ebben az esetben, a kútba áramláskor 2,7 bar, a kútban pedig 14,27 bar nyomásesés lépett fel. A gyűjtő sorra való bekötővezetéke szintén 6 -os, hossza valamivel kevesebb, mindössze 800 méter. Ezen a szakaszon 5,031 bar nyomásesést számolt a program. A két telepet összekötő 2500 m hosszúságú vezetéken 1 bar alatti (0,8 bar), a gyűjtővezeték és a szeparátor közötti 10 m-es szakaszon szinte elhanyagolhatóan kicsi (0,01 bar) a kalkulált nyomásesés. Összességben elmondható, hogy valóban a kútban, és a kútvezetéken lépnek fel a legnagyobb nyomásveszteségek, azonban a mért és a számított adatok némileg eltérnek egymástól. A program szerint a rendszerben fellépő legnagyobb nyomásesés a kútban történő áramlás közben lép fel, a mérések alapján viszont a kútvezetékekben történik a nagyobb nyomásesés. Ez az eltérés abból adódhat, hogy más paraméterekkel számoltam, mint a valóságban fellépő körülmények. A csőérdesség és a hővezető képesség tekintetében egy átlagos értékkel számoltam és a vezetékek iránytöréseit sem vettem figyelembe, mert vízszintes áramlásra végeztem el a számításaimat. 39

41 6. A dupla kútvezetékekkel rendelkező kutak vizsgálata Ebben a fejezetben a dupla kútvezetékkel rendelkező kutak vizsgálatát fejtem ki. A tároló mind a két gyűjtőállomásához 7-7 db dupla kútvezetékkel rendelkező kút kapcsolódik. Ezek közül egy 2 x 6, a többi 2 x 4 -os. Felépítésüket tekintve egy párhuzamosan működő azonos hosszúságú csővezetékekről van szó, melyek egy kezdő és egy végpontban egy T-idommal kapcsolódnak egymáshoz. A tárolónál használt kútvezeték párok átmérője és hossza is megegyezik (d 1 =d 2, L 1 =L 2 ). A dupla kútvezeték üzemeltetése az előnyök mellett különböző hátrányokkal is jár. Előnyös tulajdonsága abból származik, hogy egy hasonló paraméterekkel rendelkező kúthoz képest, amihez csak egy kútvezeték tartozik, nagyobb hozamok érhetőek el a dupla vezetéknek köszönhetően, hiszen nem egy, hanem két vezetéken történik a gáz szállítása. Ezek telepítése is valószínűleg ezért a nagyobb kapacitás elérése érdekében történt. Ha kiszámoljuk a hidraulikailag egyenértékű átmérőjét, akkor megkapjuk, hogy milyen átmérőjű csővel lehetne őket helyettesíteni. Az egyenértékű átmérő meghatározását az alábbi képlet segítségével tehetjük meg: [11] A tárolónál használt dupla kútvezetékek többsége 4 -os, belső átmérője pedig 98 mm. Ha ezzel a belső átmérővel rendelkező két 4 -os vezetéknek a fenti egyenlet segítségével meghatározzuk az egyenértékű átmérőjét, akkor megkapjuk, hogy d e =129,31 mm, ami 5,09 inch-nek felel meg. Számításaim szerint az áramlási veszteségek szempontjából a dupla 4 -os kútvezetékeket 5,09 átmérőjű csővel lehetne helyettesíteni. Így a tényleges áramlási keresztmetszet különbsége 1 -nál is nagyobb. A GAP további előnye, hogy egy kúthoz a kapcsolódási pontok által több gyűjtővezetéket is csatlakoztathatunk, így a felhasználó döntésén múlik, hogy a különböző belső átmérők miatt ezt az egyenértékű számításokat elvégzi-e, vagy párhuzamos vezetékpárokkal építi fel a modelljét. 40

42 Az egyenértékű átmérő kiszámításával csak szemléltetni szerettem volna a sima és a dupla vezeték közötti különbséget. A szimuláció pontosságát az is igazolja, hogy a modellben 0,14%-os eltérés volt az említett dupla 4 -os, és az egyenértékű kútvezetékkel történő termelés esetén. 7. táblázat Egy dupla 4 -os és egy vele egyenértékű belső átmérőjű cső hozama (Forrás: saját munka) Belső átmérő (mm) Hozam (1000 m 3 /nap) 2 x , ,31 487,245 Ezt a 0,14%-os eltérést elhanyagolhatónak tartom, s a modellem elkészítése során a dupla vezetékek lefektetésével végeztem a számításaimat, méghozzá úgy, hogy a kút után, és a gyűjtővezeték előtt 1 m-rel vált ketté, majd csatlakozott össze a két vezeték. 14. ábra A dupla kútvezetékek sémája (Forrás: saját munka) Az ezzel a felépítéssel járó nagyobb hozamok ellenére a hátrányokról sem szabad elfeledkezni. Ezek a vezetékek ugyanis úgy is tekinthetőek, mint fő-, illetve mellékág. A 14. ábrán egy dupla kútvezeték sémája látható. Korábban már említettem, hogy egy T-idommal kapcsolódik egymáshoz a két vezetékpár. Ez számos problémát hordoz magával, többek között, hogy a mellékág tisztítása és ellenőrzése a jelenlegi technikával nem lehetséges. 41

43 A vezetékek megfelelő műszaki állapotban való megtartása érdekében elengedhetetlen a rendszeres tisztítás és ellenőrzés. A szénhidrogéniparban az acél csővezetékek aktuális állapotának felmérését ún. csőgörények segítségével végezik. A vezetékek tisztítása mellett az esetlegesen előforduló különböző hibatípusok kimutatására is alkalmas. A fellelhető hibák többek között az általános korrózió, az erózió okozta falvastagság csökkenés és különféle mechanikai sérülések, mint például karcolás, ráncosodás, horpadás. A hegesztési varratok mentén is történhetnek meghibásodások, törések. A görényezéssel végzett tisztítás/ellenőrzés időpontját előre tervezik, általában a leállás időszakában hajtják végre. A szükséges adatokon kívül, hogy a csőgörénnyel történő vizsgálatok elvégezhetőek legyenek, minden csővezetéknek tartalmaznia kell egy görénykamrát, amely elengedhetetlen a görény indításához és a fogadásához.[12] A párhuzamos vezetékkel rendelkező kutaknál azonban csak a főág alkalmas e vizsgálatok elvégzésére. A mellékágon ezeket a méréseket vagy tisztításokat sajnos nem lehet elvégezni, így nincs is információ a cső állapotáról, csak a főágon végrehajtott mérések alapján tudnak rá következtetni. Ez pedig veszélyekkel járhat, ugyanis a gáztermelés mellett víztermelés is előfordul. Bármennyire kevés is ennek a termelt víznek a mennyisége, mégis jelen van a rendszerben, és erről nem szabad megfeledkezni. Ez a víz a már kialakult anyaghibákban (repedés, karcolás, horpadás) megmaradhat, ami további korróziós hibát vonhat maga után, ami egészen a vezeték kilyukadásához vezethet. A vezetékek karbantartásánál két fajta stratégiát követhetünk. Az első a megelőzésen alapuló módszer, ami azt jelenti, hogy előre tervezett időpontokban rendszeresen vizsgálják a vezetékek állapotát, a másik pedig a kivárásos módszer. [12] A dupla vezetékek esetén a mellékágon sajnos csak ezt a kivárásos módszert lehet alkalmazni, ami azt jelenti, hogy csak azután tesznek lépéseket, amikor már bekövetkezett a hiba. Egy már bekövetkezett sérülés és az abból adódó hozamkiesés sokkal nagyobb költségekkel járhat, mint a rendszeres ellenőrzés során feltárt hibák javítása. 42

44 A csővezetékek meghibásodásai a vezetékek életkorának növekedésével hatványozottan jelentkezik, s ezért is szükséges az idős csővezetékekre jobban odafigyelni. A hajdúszoboszlói földgáztároló kútjai és kútvezetékei is 25 és 35 év közöttiek, így az idő múlásával az ellenőrizetlen csővezetékek anyagai időközben elhasználódhattak, s a tisztítás hiánya végett is keletkezhettek korróziós problémák. Dolgozatomban ezért is tartom fontosnak, hogy megvizsgáljam, hogy a dupla kútvezetékek cseréje milyen hatással van a termelési változásokra Dupla kútvezetékek cseréje Egy kitermelési ciklus során összesen 14 db párhuzamos kútvezetékkel rendelkező kutat használnak. Ebben a fejezetben a használatban lévő kútvezetékek kiváltásával való kapacitásváltozásokat fogom elemezni. Az előző fejezetben említett okok miatt célszerűnek tartom e vizsgálat elvégzését. Fontosnak tartom megemlíteni, hogy a számításokat a well-tesztek eredményei alapján a Prosper és GAP által számolt maximális termelésre vizsgáltam, azaz ezek csak elméleti értékek. Ezt követően az így kapott eredményeket a rezsimmaximumokkal hasonlítottam össze. A kapacitásváltozásokon túl a beruházási költségekről sem szabad megfeledkezni. Egy esetleges vezetékcsere jelentős költségeket von maga után. Ezért kell megvizsgálni, hogy egy vezetékcsere mekkora hozamváltozással jár együtt, illetve ez milyen hatással lesz a tároló összkapacitására. Üzemeltetés szempontjából a jövőre nézve előnyökkel járhat, hiszen a kapacitásváltozásokon túl így már az összes vezeték könnyedén ellenőrizhetővé válik. Ezeket a korszerűsítési eljárásokat az üzemeltetőnek kell eldönteni, de előtte mindenféleképpen ajánlatos a csővezetékek állapotáról egy átfogó vizsgálatot készíteni. 43

45 6.2. A kútvezeték cseréjének hatásai Mint ahogy már említettem, különböző falvastagságú vezetékeket használnak, ezért az azonos nagyságú vezetékek belső átmérőikben különbözhetnek egymástól. 8. táblázat A dupla kútvezetékkel rendelkező kutak belső átmérői (Forrás: saját munka az E.ON Földgáz Storage adatai alapján) Belső átmérő (mm) Kútvezeték (db) 95, , ,8 1 Ahhoz, hogy ezt az összehasonlítást elvégezzem, egy külön modellt készítettem ezekre a kutakra. A modell sémája a 4. mellékletben található. Az alap koncepció az volt, hogy hogyan lehetne elkerülni a fő- és mellékág okozta problémákat. Három különböző esetet vizsgáltam meg. 1) a mellékág lezárása, és csak a főág használata 2) a meglévő dupla vezetékek cseréje egy 4 -os (d b =98 mm) vezetékre 3) a meglévő dupla vezetékek cseréje egy 6 -os (d b =146,4 mm) vezetékre 1) A mellékág lezárása, és csak a főág használata Első lépésként görényezéssel a főági vezetékek állapotát kell megvizsgálni. Amennyiben a vezetékek állapota kielégítő, és a kutak műszaki állapotára és homoktermelésére való tekintettel a jelenlegi rezsim megtartása mellett végezzük el a vizsgálatainkat, akkor ez az eljárás lehet a legkézenfekvőbb és legolcsóbb megoldás. A mellékág lezárásán kívül semmilyen komolyabb beruházást nem igényel ez a fajta megoldás. További előnyként lehet megemlíteni, hogy bármilyen vezeték meghibásodása esetén a már így tartalék-ágként üzemelő vezeték üzembe állítható lenne, addig, amíg a hibát kijavítják. Így jelentősen lecsökkenne a kapacitás-kiesésből származó veszteség, és még hiba esetén is biztosítani lehetne a szerződésben előírt mennyiséget. 44

46 9. táblázat A hozamok változása a mellékág lezárása mellett (Forrás: saját munka) Kútnév Dupla vezeték esetén (1000 m 3 /nap) Főág megtartása (1000 m 3 /nap) Különbség (1000 m 3 /nap) 4 380, ,063-12, , ,205-41, , ,099-28, , ,106-15, , ,788-47, ,38 410,672-37, , ,764-21, , ,399-14, ,81 468,313-48, , ,275-15, , ,81-15, , ,442-7, , ,427-50, , ,364-78,828 Összesen 6066, , ,9 Ahogy a 9. táblázatból is látszik, hogy ez a fajta megoldás használata során jelentős, egyes kutak esetén akár 78 ezer m 3 /nap termelés kieséssel is lehetne számolni, ha a kutak elméleti maximális kapacitásait vennénk figyelembe. Azonban az összehasonlítások végén szereplő 3. diagramon, ahol a vizsgált eseteket a rezsimmaximumokkal hasonlítottam össze, kiderült, hogy a kutak e módszer alkalmazása mellett is, azaz a kapacitáscsökkenés ellenére is képesek a kitárolási ciklusban meghatározott legmagasabb hozamok kitermelésére. 45

47 2) A meglévő dupla vezetékek cseréje egy 4 -os (d b =98 mm) vezetékre A teljes vezetékcsere bármilyen kapacitásnövelő eljárás közül a legköltségesebb. Arról nem is beszélve, hogy a művelet elvégzéséhez jelentős előkészületi munkálatok kellenek, és a kivitelezésre szánt idő is sokkal hosszadalmasabb. Így ez csak abban az esetben ajánlatos, ha a csövek már olyan rossz állapotban vannak, hogy javítás helyett hosszabb távon inkább a csere jelenti a megoldást. A gyakorlatban, ha már vezetékcseréről lenne szó, akkor nem valószínű, hogy az egyenértékű átmérőtől kisebb átmérőjű cső cseréjét választanák, mert egy 4 -os vezetékcsere az eredeti feltételek mellett (szűkítő méretek megtartása) kapacitáscsökkenéssel járna. Erre az egyenértékű csőátmérő számítás lehet jó példa, hiszen egy 4 -os dupla vezeték szakasz egyenértékű belső átmérője d e =129,31 mm, míg a vizsgált 4 -os vezetéké csak 98 mm. A vezetékek közül három 98 mm-től nagyobb belső átmérővel rendelkezik, kettő viszont ennél kevesebbel. A nagyobb belső átmérővel rendelkező vezetékeknél így jelentős kapacitáscsökkenés, a kisebb átmérőjűeknél pedig az első vizsgálattól magasabb hozam várható. A következő táblázatban csak a 9. táblázatban szereplő értékektől eltérő kapacitásváltozásokat tüntettem fel. 10. táblázat A hozamok változása 4 -os vezetékcsere esetén (Forrás: saját munka) Kútnév Dupla vezeték esetén (1000 m 3 /nap) 4 -os vezetékcsere (1000 m 3 /nap) Különbség (1000 m 3 /nap) , ,827-12, , ,29-12, , ,515-72, , ,062-66, , ,43-101,762 Összesen: 6066, , ,094 Látható, hogy a 14 vezetéket tekintve összességben ez még nagyobb kapacitás-kieséssel járna, ám az alacsony rezsimmaximumok meghatározása, és az azokkal történő összehasonlítás miatt mégis érdekesnek tartottam e vizsgálat elvégzését is. 46

48 Ugyanakkor, ha már vezetékcseréről van szó, akkor célszerűbb az egyenértékű csőátmérőtől nagyobb átmérőjű vezetékcserét végrehajtani. 3) A meglévő dupla vezetékek cseréje egy 6 -os (d b =146,4 mm) vezetékre Kapacitásnövelés szempontjából a 6 -os vezetékekre való cserével érhető el a legnagyobb hozamnövekedés, de a nagyobb belső átmérő nagyobb kivitelezési költségeket von maga után. 11. táblázat A hozamok változása 6 -os vezetékcsere esetén (Forrás: saját munka) Kútnév Dupla vezeték esetén (1000 m 3 /nap) 6 -os vezetékcsere (1000 m 3 /nap) Különbség (1000 m 3 /nap) 4 380, ,947 2, , ,632 10, , ,335 5, , ,554 2, , ,178 12, ,38 455,563 7, , ,238 3, , ,078 3, ,81 526,734 9, , ,499 3, , ,641 2, , ,757-9, , ,343 7, , ,252 13,06 Összesen 6066, ,751 74,122 Látható, hogy az így elérhető kapacitásnövelés 2-13 ezer m 3 /nap többlettermelést eredményezne. Egy kúton fordul elő kapacitáscsökkenés, ami a belső átmérő keresztmetszetének csökkenéséből adódik. 47

49 Hozam 1000 pm 3 /nap A három eset megvizsgálása után tehát megállapítható, hogy ha hosszabb távra gondolkodunk, akkor a legcélszerűbb választást a 3) megoldás jelentené. Ha ezeket a dupla vezetékeket a későbbiek folyamán 6 -os vezetékre cserélik, akkor a 14 vezeték esetén összesen 1,22 %-os kapacitásnövekedés érhető el. A 92 bar réteg- és a 70 bar szeparátornyomás mellett az egész rendszerre történő hatása már elenyésző, ott már csak 0,66%-os kapacitásnövekedést érhetnénk el vele. A 3. diagramon szemléltetem a rezsimmaximumok, és a párhuzamos vezetékek kiváltására tett javaslataim közötti különbséget diagram Különböző átmérőjű kútvezetékek hozamainak összehasonlítása (Forrás: saját munka) Kútvezetékek 2011/2012-es év rezsimmaximuma Dupla vezetékek Fő vezeték ág használata 4"-os vezetékekre cserélve 6"-os vezetékekre cserélve Látható, hogy a legnagyobb hozamcsökkenéssel járó 4 -os belső átmérőjű vezetékcsere esetén is képesek lennének a kutak az előírt mennyiség kitermelésére. Hangsúlyoznom kell, hogy ezek csak elméleti számítások, s a vezetékcsere esetén figyelembe kell venni a kutak állapotát, és az így meghatározott hozamokat is. Ami azért fontos, mert sajnálatos módon olyan kúttal is találkozhatunk, amelyik már olyan rossz 48