- оперативно определить рациональный режим работы насосной установки;
- оценить объем добычи и удельное потребление электроэнергии.
Результаты исследования опубликованы в журнале «Электротехника» в 2026 г.
Оптимизация работы оборудования на зрелых активах
По мере разработки нефтяных месторождений дебит скважин снижается, однако насосное оборудование зачастую продолжает работать в режиме, рассчитанном на более высокую производительность. Это приводит к росту удельных затрат электроэнергии на добычу углеводородов.Одним из способов оптимизации является регулирование частоты вращения погружного электродвигателя либо переход на периодический режим эксплуатации оборудования. При этом простое снижение частоты вращения или сокращение времени работы насоса не всегда обеспечивает экономию.
Как отмечают исследователи, при периодической эксплуатации необходимо учитывать переходные процессы: после включения оборудования приток жидкости к насосу восстанавливается не мгновенно. В результате чрезмерное сокращение продолжительности рабочих циклов может привести к снижению добычи и нивелировать ожидаемый эффект от экономии электроэнергии.
Для расчета требуются три параметра
Традиционные методы оценки эффективности насосных установок предусматривают учет большого количества характеристик оборудования и параметров добываемой жидкости. Среди них - вязкость, содержание газа, глубина залегания, длина кабельной линии, характеристики трансформатора и другие показатели.По словам доцента кафедры микропроцессорных средств автоматизации ПНИПУ Ал. Семенова, разработанный метод значительно упрощает расчеты.
«Наш метод использует всего три показателя: частоту вращения насоса, время его работы в течение суток и желаемый объем добычи. На их основе можно быстро вычислить, сколько нефти удастся добыть и сколько электроэнергии для этого потребуется», - сообщил А. Семенов.
Разработчики отмечают, что сокращение количества исходных параметров позволяет применять метод для оперативного принятия решений непосредственно на промысле.
Математическая модель протестирована
В рамках исследования специалисты провели математический эксперимент, рассмотрев тысячи вариантов эксплуатации насосных установок.Частота вращения оборудования варьировалась в диапазоне от 40 до 60 Гц. Также анализировались различные суточные объемы добычи и продолжительность работы оборудования - от непрерывного режима до одного часа работы в сутки.
Отдельное внимание уделялось периодическим режимам эксплуатации: от 23 часов работы и одного часа простоя до одного часа работы и 23 часов простоя.
Расчеты проводились с использованием реальных характеристик действующих нефтяных скважин. При моделировании учитывались:
- свойства добываемой жидкости,
- глубина залегания,
- параметры насосного оборудования.
Точность метода достигает 99%
Для проверки результатов разработанную зависимость сопоставили с данными детального компьютерного моделирования, учитывающего физические процессы, происходящие при работе насосной установки.По словам доцента кафедры микропроцессорных средств автоматизации ПНИПУ С. Мишуринских, расхождение результатов оказалось минимальным.
«Мы сравнили нашу формулу с результатами детального компьютерного моделирования и получили, что точность метода достигает порядка 99%. Предложенный подход позволяет быстро оценить энергетическую эффективность установки и подобрать рациональный режим ее работы», - отметил С. Мишуринских.
При этом ученые указывают, что разработанная зависимость имеет определенные границы применимости. Вместе с тем она позволяет рассчитывать как объем добычи нефти, так и удельное электропотребление насосной установки.
Метод может применяться в системах автоматизации
Одним из основных преимуществ разработки исследователи называют возможность ее практического применения в системах управления нефтедобывающим оборудованием.На основе расчетов инженер или автоматизированная система сможет оперативно подобрать частоту вращения насоса и продолжительность его работы с учетом заданного объема добычи и минимизации удельного расхода электроэнергии.
Метод также может быть интегрирован в промысловые контроллеры, управляющие электроприводом, и диспетчерские системы мониторинга работы фонда скважин.
