Объекты нефтедобычи

Энергетическое обследование объектов нефтедобычи позволяет установить, сколько электроэнергии расходуется на подъём скважинной жидкости, как потребление зависит от дебита и обводнённости и какая часть энергетической нагрузки приходится на подогрев и подготовку добываемой продукции. Для достоверной оценки необходимо разграничить работу глубинных насосов, их электроприводов и оборудования подготовки нефти.

Особенность нефтедобычи заключается в том, что насос перемещает не только нефть, но и содержащуюся в добываемой жидкости воду. Поэтому рост расхода электроэнергии на тонну нефти не обязательно означает ухудшение технического состояния насоса. Он может возникать при увеличении обводнённости, снижении дебита, изменении необходимого напора или режима работы электропривода. Задача обследования — проверить эти объяснения по фактическим данным и определить, где необходимы дополнительные измерения.

Энергетические границы скважинной добычи и подготовки нефти

Энергопотребление объекта нефтедобычи складывается из нагрузок, связанных с подъёмом жидкости из скважин и её последующей подготовкой. При рассмотрении насосного оборудования необходимо установить, какая электрическая энергия поступает к приводу и какой объём жидкости фактически перемещается. Для оборудования подготовки отдельно учитывают энергию, необходимую для подогрева и обработки добываемой эмульсии.

Добываемая эмульсия представляет собой жидкую смесь, содержащую нефть и воду. Её состав влияет на количество жидкости, которое требуется поднять и подготовить для получения определённого объёма нефтяной продукции. Поэтому энергетическая модель нефтедобычи должна учитывать не только итоговый выпуск нефти, но и фактические параметры перемещаемой жидкости.

Энергетическая граница определяет, какие потребители и потоки входят в рассматриваемый расчёт. Если электрическая энергия насосного привода и энергия подогрева объединяются в общем показателе, необходимо понимать назначение каждой составляющей. Иначе увеличение затрат на подготовку эмульсии можно ошибочно связать с работой глубинного насоса.

При обследовании специалист сопоставляет схему добычи и подготовки нефти с расположением точек учёта. Если несколько скважин или звеньев подготовки обслуживаются общим оборудованием, необходимо установить, какие показатели можно подтвердить раздельно. Общий расход объекта не позволяет автоматически определить энергетическую эффективность каждой скважины.

Дебит, обводнённость и исходные данные обследования

Для построения энергетического баланса используют сведения о дебите скважин, обводнённости добываемой жидкости, глубине размещения насосов, электрической мощности приводов и схеме подготовки нефти. Эти параметры позволяют связать энергопотребление с фактической работой оборудования.

Дебит характеризует количество жидкости, добываемой за определённый период. При оценке электрической нагрузки необходимо сопоставлять его с потреблением энергии за тот же интервал. Если дебит указан для одного эксплуатационного периода, а электрический расход включает работу оборудования в другом режиме, расчёт удельного потребления будет недостаточно достоверным.

Обводнённость показывает долю воды в добываемой жидкости. При её увеличении доля нефти в перемещаемом объёме уменьшается. Это существенно влияет на интерпретацию удельных энергетических показателей: оборудование может продолжать перемещать значительное количество жидкости, хотя объём получаемой нефти сокращается.

Глубина размещения насоса необходима для понимания условий подъёма, но сама по себе не определяет фактический напор. Для энергетической оценки необходимо учитывать действительные условия работы насосной системы. Сведения об электрической мощности привода дополняют картину, однако установленная мощность оборудования не заменяет измеренного потребления за рассматриваемый период.

Схема подготовки нефти показывает дальнейшее движение добытой жидкости и помогает отделить нагрузки подогрева от затрат на её подъём. Актуальные схемы электроснабжения и технологических связей, эксплуатационные журналы и имеющиеся протоколы измерений используют для подтверждения границ расчёта.

Если отсутствуют фактические дебиты или достоверные сведения о режимах насосов, необходимо сначала определить недостающие измерения. Расчёт по паспортным характеристикам оборудования может использоваться для предварительного анализа, но не подтверждает действительный расход на добычу.

Расход электроэнергии на подъём скважинной жидкости

Глубинный насос расходует механическую энергию на перемещение жидкости в условиях определённого напора. Электропривод получает электроэнергию и обеспечивает работу насосного оборудования. Поэтому при обследовании необходимо установить связь между потребляемой электрической мощностью, фактическим дебитом и условиями подъёма.

Напор характеризует энергетические условия перемещения жидкости насосом. Его величина влияет на работу насосного агрегата, но оценивать её необходимо по фактическим параметрам системы. Только глубины установки насоса недостаточно для достоверного определения энергетических затрат.

При сопоставлении скважин специалист определяет расход электроэнергии на единицу поднятой жидкости. Такой показатель позволяет связать электрическое потребление с выполненной насосом работой. Однако даже при одинаковом объёме перемещения скважины могут иметь разные условия подъёма, поэтому результат необходимо рассматривать совместно с напором и режимом оборудования.

Если потребление электроэнергии увеличилось при неизменном дебите, возникает основание проверить фактическую работу насоса и привода. Если одновременно изменились дебит или напор, сначала необходимо оценить влияние этих факторов. Без такой проверки увеличение расхода нельзя считать подтверждением неисправности электропривода.

Для корректного сравнения используются согласованные интервалы измерений. Мощность характеризует нагрузку в определённый момент или период, тогда как расход электроэнергии зависит также от продолжительности работы. Поэтому расчёт должен учитывать фактический режим насоса, а не только его номинальные характеристики.

Падение дебита и изменение удельного энергопотребления

Снижение дебита может сопровождаться увеличением удельного расхода электроэнергии. Если насос продолжает потреблять энергию, но перемещает меньше жидкости, энергозатраты на единицу добычи могут возрасти. При этом необходимо установить, изменились ли фактическая мощность, продолжительность работы и условия подъёма.

Для проверки сопоставляют дебит скважины и электрическое потребление за одинаковые интервалы. Если объём поднятой жидкости снизился, специалист определяет, насколько изменился расход энергии и соответствует ли работа насоса новым эксплуатационным условиям.

Однако падение дебита не подтверждает само по себе неэффективность насоса. Изменение объёма добываемой жидкости может быть связано с условиями эксплуатации скважины, которые необходимо учитывать отдельно от технического состояния электропривода.

Поэтому при оценке возможного перерасхода сначала устанавливают фактический объём перемещения и режим работы оборудования. Затем проверяют, имеется ли отклонение, которое нельзя объяснить изменением производительности и напора.

Такой анализ позволяет определить, нужна ли дополнительная проверка насосного режима. Он не заменяет технических испытаний и не позволяет без измерений объявить конкретную величину энергетических потерь.

Обводнённость и расход энергии на тонну нефти

Для высокообводнённых скважин особенно важно различать энергетические затраты на подъём всей жидкости и расход на единицу получаемой нефти. Эти показатели характеризуют разные стороны производственного процесса.

Если доля воды увеличивается, при сопоставимом объёме поднимаемой жидкости количество нефти уменьшается. В результате расход электроэнергии на тонну нефти может возрасти даже тогда, когда электрическое потребление и режим насоса существенно не изменились.

Поэтому специалист сопоставляет два показателя: потребление энергии относительно всего объёма поднятой жидкости и потребление относительно количества добываемой нефти. Первый помогает оценить работу насосной системы с учётом перемещаемого объёма. Второй характеризует энергетические затраты по отношению к нефтяной продукции.

Разница между этими показателями требует учёта фактической обводнённости. Если известен только объём нефти, но отсутствуют сведения о перемещаемой жидкости, нельзя достоверно оценить энергетическую нагрузку глубинного насоса.

Например, при росте обводнённости показатель расхода на тонну нефти может ухудшиться без соответствующего роста энергии на подъём единицы жидкости. Такое различие является основанием проверить состав добываемой продукции, а не сразу назначать ремонт привода.

Обратная ситуация также требует внимания. Даже при относительно стабильной обводнённости удельный расход на перемещаемую жидкость может измениться вследствие другого режима насоса или условий подъёма. Поэтому оба показателя рассматривают во взаимосвязи, не заменяя один другим.

Напор насоса и режим частотного электропривода

Избыточный насосный напор относится к возможным причинам дополнительного расхода электроэнергии. Если насос создаёт напор, превышающий фактическую потребность системы, возникают основания проверить соответствие рабочего режима условиям подъёма жидкости.

Для этого необходимо сопоставить фактический дебит, напор и электрическую нагрузку. Если насос работает в условиях, отличающихся от предполагаемых, специалист определяет, какие изменения режима могли повлиять на потребление. Само наличие высокой мощности не подтверждает избыточный напор без соответствующих данных.

При использовании частотного электропривода рассматривают его фактические настройки и связь скорости работы оборудования с производительностью насоса. Частотное регулирование позволяет изменять режим привода, однако наличие преобразователя частоты не гарантирует оптимального энергопотребления.

Неудачно выбранный режим регулирования может приводить к работе насоса в условиях, не соответствующих фактическому дебиту и требуемому напору. Для проверки специалист сопоставляет настройки привода, измеренную нагрузку и производительность скважины.

Если изменение режима предполагается как энергосберегающее мероприятие, необходимо предварительно установить допустимые эксплуатационные условия насосного оборудования. Решение не должно основываться только на желании уменьшить электрическую мощность: оно должно сохранять необходимую функцию подъёма жидкости.

При недостатке измерений результат ограничивают определением необходимых испытаний насосного режима. Предполагаемое снижение потребления до выполнения такой проверки остаётся расчётной возможностью, а не подтверждённой экономией.

Непрерывная и интервальная работа скважин

Скважины с непрерывной и интервальной эксплуатацией необходимо оценивать с учётом различий в продолжительности работы. При непрерывном режиме насос функционирует на протяжении рассматриваемого периода, тогда как интервальный режим включает чередование работы и остановок.

Прямое сравнение электрической мощности таких скважин не показывает различий в полном расходе энергии. Для оценки необходимо учитывать продолжительность включения, количество поднятой жидкости и фактические параметры работы в соответствующих интервалах.

При интервальной эксплуатации энергопотребление за календарные сутки относится к совокупности рабочих и нерабочих периодов. Если использовать только показатели во время работы насоса, можно получить неполную картину удельного расхода за весь период добычи.

Специалист сопоставляет временные графики включений и потребления с фактическим дебитом. Если расход энергии и объём добытой жидкости определены по несовпадающим интервалам, расчёт необходимо уточнить прежде, чем делать вывод об эффективности режима.

При сравнении нескольких скважин важно отдельно учитывать условия подъёма и обводнённость. Даже при одинаковом времени работы насосов различия в этих параметрах способны изменить удельные показатели.

Результатом проверки становится понимание того, какие изменения связаны с продолжительностью эксплуатации, а какие требуют испытаний насоса или уточнения характеристик добываемой жидкости.

Подогрев добываемой жидкости и подготовка нефтяной эмульсии

После подъёма скважинной продукции может потребоваться её подогрев и подготовка. Эти процессы создают самостоятельную энергетическую нагрузку, которую необходимо отделять от электрического потребления глубинных насосов.

При обследовании используют схему подготовки нефти и сведения о режимах соответствующего оборудования. Задача заключается в определении того, какая энергия расходуется на поддержание требуемой температуры и как этот расход связан с количеством и составом обрабатываемой жидкости.

Одним из проверяемых механизмов являются тепловые потери при поддержании температуры. Если энергия продолжает расходоваться на подогрев, необходимо установить, соответствует ли этот режим фактическим условиям подготовки продукции.

При этом сам факт расхода тепла не означает перерасход. Поддержание температуры может быть необходимо для выполнения технологического процесса. Поэтому потенциальные потери рассматривают только после установления энергетической границы, назначения подогрева и фактических эксплуатационных условий.

Обводнённость имеет значение и для последующей подготовки эмульсии. Изменение состава жидкости способно повлиять на энергетические затраты этого звена. Поэтому рост общего потребления объекта может быть связан не с насосным приводом, а с изменением условий подготовки добываемой продукции.

Для проверки специалист сопоставляет характеристики поступающей жидкости, работу оборудования подготовки и доступные измерения энергопотребления. Если отсутствует раздельный учёт насосной и тепловой нагрузок, необходимо определить, какие дополнительные данные позволят установить вклад каждого процесса.

Такое разграничение помогает избежать неправильного выбора мероприятий. Изменение режима глубинного насоса не устраняет автоматически возможные потери при поддержании температуры, а корректировка подогрева не заменяет проверку напора и производительности насосного оборудования.

Проверка причин роста энергозатрат на добычу

При обнаружении повышенного удельного расхода электроэнергии сначала необходимо установить, какой показатель изменился: потребление на единицу всей поднятой жидкости или потребление на тонну нефти. Это определяет дальнейшее направление технической проверки.

Если вырос расход на тонну нефти, но энергетические затраты на перемещение всей жидкости остаются сопоставимыми, следует проверить изменение обводнённости. Если увеличилось потребление относительно поднятой жидкости, необходимо рассмотреть фактический дебит, напор и режим электропривода.

Падение дебита, избыточный насосный напор и неудачные настройки частотного регулирования рассматриваются как возможные причины отклонений. Каждая из них требует подтверждения по соответствующим измерениям. Нельзя установить неисправность электропривода только по увеличению общего расхода энергии на тонну нефтяной продукции.

Отдельно проверяют нагрузку подогрева и подготовки эмульсии. Если общий расход объекта увеличился, необходимо установить, не связано ли изменение с расходом энергии после подъёма жидкости. Без разделения этих звеньев вывод о причине повышенного потребления остаётся неоднозначным.

При сопоставлении скважин необходимо учитывать различия непрерывных и интервальных режимов. Изменение продолжительности работы может влиять на календарное потребление независимо от величины мощности в рабочем состоянии.

Последовательное разделение этих факторов позволяет определить, какие отклонения объясняются эксплуатационными условиями, а какие требуют технических испытаний. Если фактические дебиты, параметры насосов или энергетические границы не подтверждены, специалист устанавливает необходимые дополнительные измерения.

Профиль энергопотребления по скважинам и звеньям подготовки

Результатом обследования становится профиль энергопотребления по отдельным скважинам и звеньям подготовки нефти. В нём связывают расход электроэнергии с дебитом, обводнённостью, условиями подъёма и фактическими режимами насосного оборудования. Отдельно рассматривают энергетические нагрузки подогрева и подготовки добываемой эмульсии.

Такой профиль позволяет установить, какие показатели подтверждены измерениями, какие получены расчётным способом и где отсутствуют необходимые данные. При сравнении скважин учитывают фактический объём перемещаемой жидкости, количество нефти и продолжительность работы оборудования.

На основании полученных сведений определяют приоритеты испытаний насосных режимов. В первую очередь рассматривают участки, где после учёта дебита, обводнённости и условий подъёма сохраняются отклонения, требующие дополнительного объяснения.

Отдельное разграничение по звеньям подготовки помогает определить, относится ли повышенное потребление к подъёму жидкости или к её последующей обработке. Это необходимо для выбора технически обоснованных мероприятий и распределения ответственности между соответствующими эксплуатационными участками.

Профиль используют для подготовки программы дополнительных измерений, проверки настроек частотных приводов и оценки условий работы насосного оборудования. При этом он не подтверждает автоматически наличие неисправности или достижимую экономию.

Без фактических дебитов, параметров насосов и достоверных сведений о режимах эксплуатации оценка резервов энергосбережения остаётся гипотезой. Для подтверждения конкретных технических решений необходимы измерения и испытания, соответствующие рассматриваемому оборудованию.

Энергетическое обследование объектов нефтедобычи позволяет разграничить затраты на подъём жидкости, влияние обводнённости и потребление при подготовке нефти. Главный практический результат — возможность выбрать необходимые технические проверки и не принимать изменение удельного расхода за доказательство неисправности насосного оборудования без анализа фактических условий добычи.

Другие отраслевые объекты представлены в категории «Промышленность». Состав профессиональных работ рассматривается в направлении «Энергоаудит предприятия». Особенности распределения потребления дополнительно раскрываются в материале «Энергетические нагрузки объектов нефтедобычи».