Электроэнергия — это одна из основных статей расходов в нефтедобыче. Ее экономия позволяет снизить траты на производство и, соответственно, повысить его рентабельность. Отрицательно на эффективность нефтяного оборудования влияет повышение давления в скважине, что не только снижает добычу, но также вынуждает затрачивать на работу больше электричества и может привести к повреждению техники и авариям на производстве. Ученые Пермского Политеха разработали комплексную методику, которая позволяет оценивать, как затрубное давление влияет на расход электроэнергии, и определили оптимальный уровень, на котором его следует поддерживать.
В ПНИПУ рассчитали, как сэкономить энергопотребление в нефтедобычи / © freepik, wirestock
Статья опубликована в журнале Geosystem Engineering. Важная задача в нефтяной промышленности — снижение энергетических затрат: их экономия позволяет повысить прибыльность, сократить углеродный след и уменьшить негативное воздействие на окружающую среду. Больше половины электропотребления (около 55 процентов) уходит на подъем нефти из глубоких залежей с помощью насосных установок. Осложняет ситуацию скопление газа в скважине, что приводит к повышению давления, которое называется затрубным. Это может усложнить добычу ресурсов, так как увеличивается нагрузка на технику, а значит, ей приходится тратить больше электричества.
Снизить использование энергетических ресурсов можно разными способами: либо внедрением нового оборудования для эксплуатации скважин, либо оптимизацией работы старого. Первый случай довольно затратный, при этом подходит только для этапа проектирования. Поэтому перспективным направлением является повышение эффективности уже использующейся техники.
Для того, чтобы улучшить работу нефтедобывающих установок, нужно знать, сколько электричества они потребляют и от чего это зависит. С этой целью ученые Пермского Политеха разработали методику, по которой можно рассчитать электропотребление скважинного оборудования в процессе нефтедобычи.
Метод представляет собой совокупность уравнений, куда можно подставить необходимые данные (например, давление и мощность насоса, объем добычи скважины и так далее) и получить в результате удельное электропотребление – количество энергии, которое требуется для подъема нефти из залежей на поверхность. Разработанный способ применим к функционированию скважин в периодическом режиме, когда после определенного количества часов работы насос выключают. В отличие от непрерывного, когда нефть качается постоянно, этот способ становится все более распространенным из-за роста цен на электроэнергию и стремлению к снижению затрат.
«На предприятии необходимо оценивать энергоэффективность насосных установок, опираясь на данные о параметрах технологического процесса, а также установленного электрического и механического оборудования. Наша методика расчета – это комплексное решение, которое позволяет учитывать изменяющиеся параметры: время работы, свойства и объем добываемой жидкости, параметры технологического процесса», – рассказывает Сергей Мишуринских, доцент кафедры «Микропроцессорные средства автоматизации» ПНИПУ, кандидат технических наук.
«Для проверки методики мы провели вычислительный эксперимент, за основу взяли данные реальных нефтяных установок. Как показали расчеты, меньше всего энергии расходуется, когда давление падает. Мы рекомендуем снижать его в том случае, если насос работает в периодическом режиме достаточно долго – не менее восьми часов в одном цикле. В среднем такое снижение давления позволяет экономить около четырех процентов электроэнергии – это существенный для предприятий показатель, поскольку для его достижения не требуется никаких дополнительных материальных затрат», – комментирует Николай Павлов, доцент кафедры «Микропроцессорные средства автоматизации» ПНИПУ, кандидат технических наук.
Исследование подтвердило, что снижение затрубного давления значительно повышает энергоэффективность насосных установок. Комплексная методика, разработанная учеными Пермского Политеха, позволит нефтедобывающим предприятиям оптимизировать работу насосного оборудования, снизить затраты на электроэнергию и повысить рентабельность добычи нефти.
