Производственно-технический нефтегазовый журнал
+7 (903) 580-85-63 +7 (495) 371-01-74 info@glavteh.ru

Использование специализированного ПО для расчета энергопотребления на механизированном фонде скважин

Снижение операционных затрат при добыче жидкости как одна из приоритетных производственных задач ПАО «НК «Роснефть» была отражена в принятой
Компанией стратегии повышения эффективности механизированной добычи нефти. Наработанный за несколько лет опыт проведения мероприятий по повышению энергоэффективности позволяет говорить о том, что в текущих обстоятельствах снижение удельного энергопотребления на добычу нефти возможно не столько путем внедрения нового высокоэффективного оборудования, сколько за счет качественного «энергоэффективного дизайна» УЭЦН. В свою очередь, качество энергоэффективного дизайна в значительной мере зависит от точности расчета энергопотребления и энергетических потерь в узлах УЭЦН – важнейшей функции современных программных комплексов для подбора погружных насосных установок.

В предлагаемой Вашему вниманию статье авторы рассказывают о проведенном исследовании качества расчета энергопотребления УЭЦН с поузловым анализом потерь в корпоративном программном комплексе RosPump.

24.03.2016 Инженерная практика №03/2016
Тарасов Виталий Павлович Старший менеджер отдела механизированной добычи ООО «Центр экспертной поддержки и технического развития» (ООО «РН-ЦЭПиТР»)
Куряев Сергей Васильевич Менеджер отдела механизированной добычи ООО «РН-ЦЭПиТР»
Голубь Илья Михайлович Менеджер отдела механизированной добычи ООО «РН-ЦЭПиТР»

В настоящее время доля затрат на электроэнергию в общей структуре операционных затрат на  подъем жидкости в дочерних обществах ПАО «НК «Роснефть» достигает 35% и более. При этом следует отметить, что удельное энергопотребление на подъем жидкости механизированным способом как в ПАО «НК «Роснефть», так и в других российских нефтедобывающих компаниях на 20-25% выше, чем в западных. Перед специалистами Компании была поставлена задача ликвидировать это технологическое отставание в кратчайший срок с использованием наиболее экономически эффективных технологических операций.

В рамках решения этой задачи специалисты ПАО «НК «Роснефть» разработали технологию «энергоэффективного дизайна» – методику подбора УЭЦН, обеспечивающую снижение потребления электроэнергии в качестве основного критерия для всех этапов подбора (дизайна) с учетом необходимости сохранения или даже повышения дебита жидкости. Технология включает следующие основные шаги при подготовке дизайна:

  • подбор скважинного оборудования (ЭЦН и ПЭД) из имеющегося в наличии с максимальным КПД;
  • проектирование работы УЭЦН в зоне оптимального суммарного КПД всех узлов;
  • увеличение загрузки ПЭД до 80-90%;
  • повышение напряжения питания ПЭД с полным использованием возможностей трансформатора;
  • уменьшение в ряде случаев глубины спуска УЭЦН без снижения депрессии на пласт;
  • оптимизация диаметра НКТ для снижения потерь на трение;
  • оптимизация площади сечения кабеля для снижения тепловых потерь;
  • отказ в ряде случаев от применения газосепараторов и другого дополнительного оборудования.

Данный подход к снижению энергопотребления позволяет обходиться существующим оборотным парком оборудования, оптимально перераспределяя его при ремонте скважин, и практически не требует дополнительных инвестиций.

Вклад «энергоэффективного дизайна» в реализацию программы энергосбережения при механизированной добыче нефти за 2015 год составил более 60%. И такая ситуация характерна для всех последних лет. Иными словами, несмотря на достаточно продолжительную историю применения данного мероприятия на практике, энергоэффективный дизайн остается «локомотивом» программы энергосбережения.

ОЦЕНКА ПОТЕНЦИАЛА ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ

Для качественной реализации мероприятия «энергоэффективный дизайн» необходима точная оценка потенциала энергосбережения. Поэтому следующим шагом реализации программы энергосбережения стала разработка методики поскважинного учета расхода электроэнергии на основе данных счетчиков электроэнергии, расчетных данных на основе параметров работы УЭЦН со станций управления (СУ) и расчетных данных специализированных программ по подбору УЭЦН. Цель рассматриваемой в настоящей статье работы заключалась в проверке качества расчета энергопотребления УЭЦН с поузловым анализом потерь в специализированных программах по подбору оборудования.

Ранее специалисты отдела механизированной добычи проводили сравнение значений потребляемой механизированным фондом скважин мощности, полученных путем инструментального замера и расчетным путем с помощью специализированных программных продуктов SubPump и «Автотехнолог». Эти программы при выборе подземного оборудования помимо геолого-технологических параметров (дебит, забойное давление и др.) рассчитывают также и потребляемую мощность. Таким образом, зная эксплуатационные параметры спущенного оборудования, можно рассчитать энергопотребление на текущей момент и подобрать оптимальное оборудование, то есть выполнить «энергодизайн».

В настоящее время корпоративными нормативами ПАО «НК «Роснефть» предусмотрен подбор скважинного оборудования в программном комплексе RosPump.

ПРОВЕРКА ТОЧНОСТИ ПК ROSPUMP

Специалисты отдела механизированной добычи ООО «РН-ЦЭПиТР» выполнили оценку корректности расчетных энергетических параметров, получаемых при составлении дизайна в программе RosPump, и фактических данных от контроллеров СУ УЭЦН. Для этого был определен фонд скважин, оборудованных счетчиками электроэнергии (система «Полигон»), данные по которым отслеживаются в режиме реального времени по аналогии с АСУ ТП «Регион».

Система «Полигон» отличается от системы «Регион 2000» более высокой точностью: контроль энергопотребления осуществляется сертифицированными счетчиками с классом точности 0,5. Таким образом, погрешность показаний фактического энергопотребления практически отсутствовала. С этой же целью для анализа были выбраны только УЭЦН, укомплектованные термоманометрическими системами (ТМС), обеспечивающими получение достоверных данных о давлении на приеме насоса. Всего в анализе участвовали десять скважин с разными типоразмерами УЭЦН от ЭЦН-35 до ЭЦН-500 и различными конструкциями эксплуатационной колонны, PVT-свойствам флюида и коэффициентами продуктивности (см. таблицу).

Таблица 1. Фактические и расчетные данные энергетических параметров
Таблица 1. Фактические и расчетные данные энергетических параметров

Расчеты выполнялись в ПК RosPump, отличительная особенность которого состоит в возможности расчета потерь в наземной части УЭЦН (ТМПН и СУ), что должно было положительно отразиться на достоверности расчета общей потребляемой мощности всей УЭЦН. На рис. 1 и 2 представлены результаты расчета потребляемой активной мощности и потерь активной мощности в каждом узле УЭЦН.

Рис. 1. Пример расчета активной мощности и потерь мощности по каждому узлу УЭЦН на RosPump по скв. 1
Рис. 1. Пример расчета активной мощности и потерь мощности по каждому узлу УЭЦН на RosPump по скв. 1
Рис. 2. Пример поузлового расчета потерь электроэнергии (активной мощности) в УЭЦН
Рис. 2. Пример поузлового расчета потерь электроэнергии (активной мощности) в УЭЦН

Анализ строился на сравнении фактических и рассчитанных значений по трем ключевым параметрам: потребляемой активной мощности (Ракт), загрузки ПЭД и его рабочего тока (рис. 3).

Рис. 3. Фактический и расчетный рабочий ток ПЭД
Рис. 3. Фактический и расчетный рабочий ток ПЭД

По трем скважинам отклонение расчетных значений рабочего тока от фактических данных станций управления превысило 40%. При детальном рассмотрении полученное расхождение объясняется тем, что в базе данных RosPump не в полном объеме представлены ПЭД с повышенным напряжением (НПЭД). А, как известно, токовая характеристика НПЭД на 40-50% ниже в сравнении со стандартным ПЭД.

В случае остальных семи скважин, для которых дизайны УЭЦН также выполнялись в программе RosPump, расчетные данные сходились с фактическими с отклонением не более 10%.

На рис. 4 представлен график, отражающий сходимость расчетной и фактической загрузки ПЭД. Поскольку загрузка ПЭД зависит главным образом от соотношения его номинальной мощности и требуемой мощности для насоса и не зависит от номинального напряжения ПЭД, полученное при анализе рабочего тока отклонение в данном рассмотрении отсутствует. По всем скважинам отклонение не превышает 11%.

Рис. 4. Фактическая и расчетная загрузка ПЭД
Рис. 4. Фактическая и расчетная загрузка ПЭД

ИТОГИ РАБОТЫ

Основная цель работы заключалась в оценке сходимости расчетной и фактической потребляемой активной мощности УЭЦН. И, как свидетельствуют результаты исследования, по всем скважинам отклонение по данному показателю не превысило порог в 7% (рис. 5). Причем, это относится даже к тем трем скважинам, в случае которых было отмечено большое отклонение по рабочему току ПЭД. Последнее обстоятельство объясняется незначительным вкладом зависящих от рабочего тока потерь в кабельной линии в общее энергопотребление УЭЦН.

Рис. 5. Фактическая и расчетная потребляемая мощность
Рис. 5. Фактическая и расчетная потребляемая мощность

Таким образом, сравнительный анализ в целом показал, что расчет активной мощности в программном комплексе RosPump можно признать корректным. При этом на точность расчета энергопотребления влияют полнота базы подземного оборудования по всем узлам, а также корректность данных о дебите жидкости, газовом факторе и обводненности скважинной продукции.

В процессе расчетов по ряду дизайнов было отмечено наличие некорректно внесенных в программу паспортных (каталожных) характеристик ПЭД. К примеру, по одной из скважин асинхронный ПЭД при текущей загрузке в 55% показывает КПД 87%. В то же время согласно паспортной характеристике при загрузке в 60-70% КПД этого же ПЭД составил бы 89%. Такие значения КПД превышают возможности асинхронных ПЭД.

В этой связи предстоит большая работа по проверке паспортных характеристик оборудования и ревизия характеристик узлов УЭЦН, внесенных в программу.

Комментарии

Эту публикацию еще никто не прокомментировал. Станьте первым, поделитесь своим мнением.

Написать комментарий
Комментировать
Читайте далее
Результаты испытания и внедрения энергосберегающих технологий в ОАО «Удмуртнефть»
Реинжиниринг объектов наземной инфраструктуры действующих месторождений. Энергоэффективность в программах реинжиниринга
Реклама
Свежий выпуск
Инженерная практика №10/2017

Инженерная практика

Выпуск №10/2017

Промысловый трубопроводный транспорт
Актуализация нормативно-технической базы трубопроводного транспортаРезультаты испытаний новых марок сталей, защитных покрытий и химреагентовТрубопроводный транспорт высоковязкой нефтиОценка способов защиты стыков сварных соединенийДиагностика и эксплуатация неметаллических трубопроводных системОсобенности углекислотной коррозии и антикоррозионной защиты газопроводов
Ближайшее совещание
Механизированная добыча, Разработка месторождений
ОРЭ — 2017
Производственно-технический семинар-совещание

ОРЭ '2017. Практика применения технологий ОРД и ОРЗ, проектирования и интеллектуализации разработки многопластовых месторождений

19 декабря 2017 г., г. Москва
Обсуждение в кругу руководителей и специалистов в области разработки месторождении и эксплуатации механизированного фонда скважин результатов новых ОПИ и эксплуатации скважинных компоновок для ОРЭ, геофизического оборудования для раздельного учета и методик мониторинга параметров добычи, систем управления для ОРЭ и перспектив развития данного направления.
Ближайший тренинг
Капитальный ремонт скважин
Ловильный сервис — ноябрь 2017
Тренинг-курс

Ловильный сервис на нефтяных и газовых скважинах

20-24 ноября 2017 г., г. Пермь
ООО «Инженерная практика» проводит набор группы специалистов для прохождения производственно-технического тренинга по программе «Ловильный сервис на нефтяных и газовых скважинах». Пятидневный тренинг - курс будет проводиться в г. Перми («АМАКС Премьер-отель») в рамках авторского курса С. Балянова.