Нефтедобывающая отрасль — одна из самых энергозатратных в мире. Значительная часть расходов компаний приходится на поддержание работы установок электроцентробежных насосов (УЭЦН), которые обеспечивают до 70% механизированной добычи нефти в России. Они потребляют много электроэнергии, однако из-за неоптимальных режимов работы теряется около 50% мощности оборудования и в результате энергия тратится впустую. Решение проблемы предложили ученые Пермского Политеха: они создали программное обеспечение для оценки энергоэффективности установок, которое позволяет оптимизировать работу насосов и сократить затраты на электроэнергию до 5%.
Программа ПНИПУ поможет затрачивать меньше энергии на добычу нефти / © Zbynek Burival, Unsplash
Разработка ведется в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».
Энергопотребление — это не только экономическая, но и экологическая проблема. Рациональное использование ресурсов позволяет не только повысить прибыльность предприятий, но и сократить углеродный след и уменьшить негативное воздействие на окружающую среду. Это особенно актуально для промышленности, включая транспорт, энергетику и нефтегазовый сектор. В последнем особенно ресурсоемким оказывается этап извлечения сырья.
Для подъема нефти из скважин на поверхность используют установки электроцентробежных насосов – получая мощность от электродвигателя, он выкачивает жидкость, которая по трубопроводу поступает вверх. Это один из самых распространенных методов механизированной добычи, особенно на таких месторождениях, где скважина частично заполнена водой или давление в пласте слишком низкое, что затрудняет добычу.
Такие установки потребляют много энергии, однако все равно работают не в полную силу и теряют около 50% мощности. Это происходит из-за того, что оборудование не всегда настраивается оптимально. Сделать это непросто, поскольку нужно учитывать более 40 входных параметров и производить значительное количество вычислений. Существующее ПО делает это медленно и учитывает не все сценарии эксплуатации установок.
Ученые Пермского Политеха создали программу, которая позволяет на 75% быстрее рассчитывать энергоэффективность насосов и учитывать при этом разные режимы работы.
– Программа «Периодика УЭЦН» анализирует ключевые компоненты добычи нефти. Пользователь вводит данные о притоке жидкости из пласта, характеристики насосов (например, мощность и давление), а также параметры двигателей, кабелей и трансформаторов нефтяной установки. При необходимости все это можно корректировать. ПО учитывает взаимное влияние электрических и технологических характеристик, что повышает точность расчетов, – рассказывает руководитель проекта Сергей Мишуринских, доцент кафедры «Микропроцессорные средства автоматизации» ПНИПУ, кандидат технических наук.
Расчет происходит всего за 15 минут – в отличие от одного часа у аналогичных программ-конкурентов.
– «Периодика УЭЦН» уникальная тем, что может моделировать не только непрерывный, но и периодический режим работы нефтяного оборудования, когда насос эксплуатируется не постоянно, а с остановками – такая технология применяется для скважин с низким объемом добычи. Наша программа рассчитывает оптимальные интервалы включения и выключения насосов, что снижает энергопотребление без потери количества добытой нефти, – комментирует программист проекта Андрей Бачурин, старший преподаватель кафедры «Микропроцессорные средства автоматизации» ПНИПУ.
По оценкам разработчиков, внедрение этого ПО позволит нефтедобывающим компаниям сократить время расчетов на 75%, уменьшить затраты на эксплуатацию оборудования и снизить удельное электропотребление на 5%. Для отрасли с годовым потреблением энергии в миллиарды киловатт-часов даже небольшой процент экономии — это десятки миллионов рублей.
Целевая аудитория продукта — нефтедобывающие и сервисные компании, такие как «Роснефть», «ЛУКОЙЛ» и «Газпром нефть».
Внедрение программы «Периодика УЭЦН» может не только увеличить прибыль компаний за счет снижения затрат на электроэнергию, но и сократит углеродный след нефтедобычи, что соответствует современным глобальным трендам на устойчивое развитие. В будущем разработчики планируют привлекать средства через конкурс СТАРТ и грант РНФ, которые пойдут на разработку «коробочной» версии программы.
