Технология оптимизации энергопотребления нефтедобычи

Наименование, характеристики, новые потребительские свойства, особенности технологии и иное, подтверждающие инновационность и отличающие продукт от имеющихся на рынке

«Технология повышения энергоэффективности и снижения себестоимости добычи углеводородного сырья»

Отличительная особенность МЦО - режим работы "давление-давление", основанный на поддержании заданных перепадов давления (включения и выключения) с контролем времени работы электроцентробежного насоса (ЭЦН) по специально разработанному алгоритму. 

Для реализации данной Технологии на реальном фонде скважин требуется принципиально иная система управления погружной установкой, максимально эффективно использующая вышеуказанные эффекты (раздел Описание инновационности). Ни одна из существующих АСУ не удовлетворяет требованиям, накладываемым предлагаемой технологией.

В связи с этим, для реализации Технологии,  ООО «СТЭК» разрабатывает и реализует новый способ организации систем АСУ ТП на месторождении, а именно, разделение всей системы на несколько уровней принятия решений и обработки данных. Например, на кустовом уровне устанавливается кустовой контроллер, обрабатывающий данные от всего наземного оборудования и строящего «профиль» работы нескольких кустов. Такой подход существенно снижает нагрузку на каналы связи, а так же обеспечивает повышение эффективности экономики добычи нефти по ряду причин и качества поставляемой информации.

АСУ ТП «ОАЗИС» представляет автоматизированную систему нового поколения, направленную на объединение и анализ разрозненных источников информации в единый массив на единой оси времени с передачей данных по малопотребляющим беспроводным каналам связи с возможностью проведения инженерных расчетов и оптимизации режимов добычи по удельным показателям и устьевым параметрам непосредственно на кустовой площадке. 

Подсистема сбора первичной информации, система технологического мониторинга (СТМ-У), включающая в себя устройства устьевой телеметрии, модуль связи (МС-СТМ-У – применяется в составе комплекса системы технологического мониторинга устьевых параметров, при организации соединений датчиков (сенсоров) и различных устройств управления с центральным контроллером и передачи информации внешней АСУ ТП, а также приема, исполнения и передачи команд от внешней АСУ ТП)), является важнейшей частью АСУ ТП «ОАЗИС», поскольку именно она поставляет огромный объем данных для анализа, а предлагаемый метод управления добычей предполагает повышение требований к ней.

АСУ ТП «ОАЗИС» с программируемым контроллером обеспечивает широкие возможности для автоматизации отдельных скважин, что обеспечивает рациональную разработку и эксплуатацию нефтяных месторождений.

Так, путем целенаправленного изменения темпов отбора жидкости из скважин различных групп за счет изменения производительности установок можно корректировать положение фронта заводнения пластов, не допуская его прорывов. Подобная возможность позволяет отказаться от бурения дополнительных нагнетательных и добывающих скважин, увеличить темпы отбора жидкости из пласта, увеличить объемы добычи и коэффициент извлечения нефти (КИН) и в конечном счете сократить затраты на добычу нефти.

Применяемые в совокупности в Технология и АСУ ТП «ОАЗИС», разработанные компанией ООО СТЭК, комбинация контроля технологии добычи и контроля энергопотребления позволяет существенным образом повысить качество информации о геологии процессов, происходящих в пласте, что дает возможность принимать более точные решения при проведении ГТМ (геолого-технологических мероприятий). 

Техническая суть инновации состоит в новом подходе к построению систем контроля и управления процессом нефтедобычи. При этом, в состав АСУ ТП ОАЗИС добавляются новые блоки, ранее не применявшиеся. В число этих блоков входят беспроводные устройства устьевой телеметрии и телеметрии нефтесборной сети собственной разработки, инновационная система управления добычи жидкости, приборы оценки энергоэффективности скважины, высокоточная погружная телеметрия. Благодаря наличию подробной и детальной информации о работе скважинного оборудования, скважины и пласта, получаемой со всех устройств и приборов, а так же благодаря наличию высокопроизводительного контроллера (разработка ООО «СТЭК») на кустовой площадке, появляется возможность автоматического управления процессом добычи с оптимизацией по выбранному параметров. Программное обеспечение, выполняющее функции оптимизации и анализа процесса нефтедобычи через управление погружным двигателем, так же разработано компанией ООО «СТЭК». 

Следует отметить, что АСУ ТП «ОАЗИС» позволяет применять технологию МЦО на большом фонде скважин без деградации качества управления процессом нефтедобычи.

Описание инновационности, раскрывающее уникальность

Технология, позволяющая оптимизировать энергопотребление  нефтедобычи через управление погружным насосом. Направлена на:

  • Снижение энергопотребления до 40%
  • Увеличение наработки на отказ в 6 раз
  • Увеличение дебита скважины на 15%

Идея состоит в использовании технологии  МЦО (метод циклических отборов) для оптимизации процесса добычи по энергопотреблению и его автоматизации с использованием специализированного АСУ ТП «ОАЗИС», обеспечивающего  интеллектуальное управление процессом добычи (умная скважина).

Уникальность проекта заключается в решение проблемы роста доли энергозатрат в себестоимости добытой нефти на механизированном фонде малодебитных скважин посредством реализации разработанной компанией ООО СТЭК технологии, базирующейся на инновационном способе эксплуатации скважин – МЦО (с помощью АСУ ТП «ОАЗИС» - инструмент реализации технологии, разработан ООО «СТЭК»), который предполагает чередование периодов откачки жидкости из скважин и ее накопления в скважине. При этом период откачки и накопления подбираются таким образом, чтобы не допустить перегрева ПЭД (погружной электродвигатель) и обеспечить незначительное изменение среднеинтегральной депрессии на пласт. Таким образом, МЦО представляет собой эффективное сочетание периодической и непрерывной эксплуатации скважин. Одним из существенных отличительных особенностей МЦО от других методов периодической эксплуатации скважин является режим работы «давление-давление», который основан на поддержании заданных перепадов давления (давления включения и давления выключения) с контролем времени работы УЭЦН (установка электроцентробежного насоса), по особому специально разработанному алгоритму. Следует отметить, что в настоящее время на рынке не представлено ни одного предложения по увеличению энергосбережения процесса нефтедобычи посредством автоматизированного изменения режима работы двигателя.

МЦО включает приемы, позволяющие снизить отрицательное влияние глушения скважины, исключить зависимость фактического дебита от характеристик подземного оборудования – исключить ошибки в выборе подземного оборудования после ремонта. Сущность применения способа состоит в создании неустановившегося режима работы скважины посредством форсированного отбора в период работы скважины и ее остановки в последующий период. МЦО предполагает установку глубинно-насосного оборудования с мощностью насоса П1>>П2 (где П1 – номинальная производительность насоса, П2 – ожидаемый дебит жидкости), размещение насоса на глубине, обеспечивающей наименьшие удельные расходы на тонну добываемой скважинной продукции, с возможностью его работы в циклическом режиме штатной добычи жидкости. Циклический режим работы насоса обеспечивается принятой производительностью насоса много больше ожидаемого дебита скважины (П1>П2) для более интенсивного притока на забое, и, одновременно, возможности создания гидродинамического импульса, способствующего раскрытию трещин, появлению дополнительных микро- и макротрещин (вплоть до гидроразрыва) в нефтяном пласте. При этом жидкость поступает не только из забоя, но и из затрубного пространства скважины и участка ствола скважины, расположенного под насосом.

Конкурентные преимущества, экономический эффект для потребителей

 Основными преимуществами МЦО являются:

  • наличие реальной возможности масштабируемости технологии на большом фонде скважин без деградации качества управления процессом нефтедобычи;
  • отсутствие необходимости ввода дополнительной инфраструктуры (кроме АСУ ТП «ОАЗИС») на территории недропользователя, что существенно снижает инвестиционные затраты.

Потенциальный эффект для недропользователей:

  • Снижение затрат на электроэнергию не менее, чем на 40% (по факту до 63%) на мех. фонде скважин
    • на фонде в 1000 скважин приводит к экономическому эффекту в 262 млн. руб. в год
  • Улучшение качества управления фондом и оборудованием, что приводит к:
    • Снижению внутрисменных простоев на 15%
    • Увеличению наработки на отказ ГНО в 6 раз
    • Увеличение дебита скважины на 15%
    • Интеллектуализация процесса разработки месторождений УВС
  • Снижение рисков 
    • Человеческого фактора
    • Возникновения аварий
    • Внепланового простоя
    • Некорректных режимов управления
    • Эксплуатации скважины и ГНО
  • Снижение издержек при эксплуатации механизированного фонда скважин
  • Предоставления актуальной и достоверной первичной информации  для  геологической и технологической службы для повышения качества разработки 

Основные потребители (сферы применения)

Основные потребители – крупные и средние недропользователи (ЛУКОЙЛ, Газпром нефть, Башнефть, ТНК-BP и т.д.) с большим объемом сложного (малодебитного) фонда скважин.

Поясняющие материалы

Название и месторасположение организации

ООО "СТЭК" (Нижний Новгород)

Предложите свои аргументы в пользу того, чтобы считать или не считать данный продукт инновационным

  • Один аргумент должен содержать один довод, обосновывающий ваше решение
  • Аргумент НЕ должен содержать: вопросы к разработчикам; мнение об аргументе другого участника; одобрение/неодобрение продукта по иным критериям, кроме инновационности

Аргументы "ЗА"

Пока нет аргументов

Аргументы "ПРОТИВ"

Пока нет аргументов