Большинство действующих нефтяных месторождений находятся на поздних стадиях разработки, где особое внимание уделяется энергоэффективности добычи. Это связано с тем, что из-за погружных насосов, которые используются при выкачке сырья, расходуется большое количество электричества. Ученые Пермского Политеха создали цифровую математическую модель для расчета потребления электроэнергии. Алгоритм учитывает все факторы, влияющие на производительность центробежного насоса, и поддерживает его работу в оптимальном режиме. Методику применили к трем добывающим скважинам Волго-Уральского месторождения.
Исследование опубликовано в журнале «Inventions» 2023 года. Работа была выполнена в организации ведущего подрядчика в рамках НИОКР при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (соглашение № 075-11-2021-052 от 24 июня 2021 года).
По словам политехников, цифровая модель системы «погружной электрический двигатель — электроцентробежный насос» отличается от существующих тем, что учитывает измерения реологических свойств скважинного продукта, энергопотребление погружного насоса и влияние вязкости жидкости на производительность напора добываемого сырья.
— Для оценки точности модели нами был проведен расчет удельного расхода электроэнергии в исходном режиме. Точность оценивалась через инструментальные измерения на рассматриваемых объектах. Для оценки эффективности метода управления режимом мы рассмотрели ситуацию перевода скважины на меньший дебит, — рассказывает доцент кафедры микропроцессорных средств автоматизации Сергей Мишуринских.
Следует отметить, что для рассматриваемых объектов с вязкими жидкостями снижение энергопотребления может быть достигнуто за счет деэмульгаторов. Это объясняется тем, что вязкость оказывает сильное влияние на работу насоса и ее снижение приводит к повышению эффективности насоса.
— Проведя оценку разработанной математической модели, можно с уверенностью подтвердить ее эффективность и адекватность. Алгоритм не требует больших вычислительных мощностей, что позволяет оценить потенциал энергоэффективности установок электроцентробежных насосов и выбрать оптимальный режим работы – обосновать перевод скважины на повторно-кратковременный или длительный режим. Помимо снижения затрат на производство, разработка может дать эффект при планировании запасов оборудования, необходимого для обеспечения технологического режима на нефтедобывающем предприятии, — поясняет научный руководитель разработчика, заведующий кафедрой «Микропроцессорные средства автоматизации» Пермского Политеха, доктор технических наук, доцент Антон Петроченков.
Разработанные алгоритмы уже используются в учебном процессе электротехнического факультета Пермского Политеха. Кроме того, в будущем технологию будут применять в рамках создания интеллектуальной станции управления кластером скважин для выбора наиболее энергоэффективного режима.