A MISKOLCI EGYETEM KÖZLEMÉNYEI

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 m 3 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 vezethet. jelenséghez 120 100 >. 80 > 60 >. 40 CD 20 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 gyakorolt hatásáról. A problémát ezért számításokkal is megvizsgáljuk, a CONTLIFT számítógépi program [ 2 ] használatával. A program 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 Kutak Injektált GFV Napi gázmennyiség Napi segédgáz-megtakarítás db. m 3 /m 3 m 3 /d m 3 /d Kútfejnyomás > 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 gázigénycsökkenéssel. 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 m 3 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 80 100 120 140 160 2000 I Mélység, m 2. ábra Egy algyői segédgázas kút mélységi nyomásviszonyai 8

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 Nm 3 /d gázt injektál, ami jól közelíti a kúton mért gázfolyadék 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 m 3 /m 3 gáz-folyadék viszonynak felel meg, tehát a jelenlegi érték (41,7 m 3 /m 3 ) 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 megegyeznek a jelen cikk főbb következtetéseivel. 9

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 3 Heinemann, Z., E., Ganzer, L.,J.: Adaptive grid and dual-time stepping for multi-purpose reservoir simulation models 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 105 Komornoki, L P.: Increasing fh<» rapacity of 0.6 MPa working pressure gas distribution net, constucted from 1.6 MPa nominal pressure elements 109 Sztermen, A.: Subjective and objective risk assessment 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) 237 Sándor, Cs., Kovács, B Szabó, /.; Süllyedés-számítás depóniatestek alatt 245 Dr. Somfai, A., Dr. Szalay Á., Dr. Bérczy, I.: Kőolajföldtani szempontú medenceanalízis 255 Szűcs P., Robonyi, A.: An applicable formation damage model in sandstone petroleum reservoirs 267 Turai, E.: Felszínközeli környezetszennyezések elektromágneses módszerekkel történő kimutathatóságának a vizsgálata 275 Némedi Varga, Z.: A mecseki kőszénkutatás eredményessége 283 294