Энергетические нагрузки объектов нефтедобычи

Основные энергетические нагрузки объектов нефтедобычи связаны с подъёмом скважинной жидкости, подготовкой добываемой продукции, закачкой и работой вспомогательного оборудования. Для определения фактического распределения энергозатрат необходимо разграничить эти процессы и сопоставить потребление электроэнергии с дебитом скважин, объёмом поднимаемой жидкости, давлением и обводнённостью продукции.

Повышенный расход электроэнергии не всегда свидетельствует об ухудшении работы насосного оборудования. Он может сопровождать изменение объёма добываемой жидкости, рост содержания воды, изменение давления или увеличение нагрузки вспомогательных систем. Поэтому энергетическую эффективность нефтедобывающего объекта оценивают по фактическим технологическим режимам, а не только по суммарным показаниям электросчётчика.

Где возникают основные энергетические нагрузки нефтедобывающего объекта

Для анализа энергопотребления необходимо разделить четыре составляющие: подъём жидкости, подготовку продукции, закачку и вспомогательное электроснабжение. Каждая из них имеет собственное технологическое назначение и по-разному связана с объёмом добычи.

• Подъём скважинной жидкости. Электроэнергия расходуется на работу насосного оборудования, обеспечивающего движение жидкости из скважины. Нагрузка зависит от фактического объёма перекачивания и условий работы насосной системы.
• Подготовка добываемой продукции. Энергоресурсы используются при выполнении технологических операций по подготовке поступающей жидкости. Расход необходимо рассматривать с учётом объёма и характеристик обрабатываемой продукции.
• Закачка. Энергетические затраты связаны с работой оборудования, обеспечивающего подачу жидкости в соответствующую систему. При анализе учитывают объём закачки и требуемое давление.
• Вспомогательное электроснабжение. Часть электроэнергии потребляется оборудованием, обеспечивающим функционирование объекта, но не относящимся непосредственно к подъёму жидкости.

Если все составляющие учитываются одним прибором, увеличение общего расхода нельзя автоматически приписывать скважинным насосам. Сначала необходимо установить, какие потребители входят в границу измерения и как распределяется нагрузка между технологическими процессами.

Какие показатели необходимы для оценки энергопотребления

Для анализа запрашивают фактическое потребление электроэнергии, объём поднимаемой жидкости, давление и обводнённость. Эти показатели позволяют связать энергетические затраты с условиями добычи.

Электропотребление на подъём жидкости используют для оценки затрат энергии на выполнение соответствующей технологической операции. При наличии согласованных данных расход электроэнергии сопоставляют с объёмом жидкости, поднятой за тот же период. Такой показатель позволяет анализировать изменение энергетических затрат при разных режимах работы.

Объём жидкости характеризует количество продукции, которое фактически перемещает насосная система. Для оценки нагрузки важно учитывать именно весь объём поднимаемой жидкости, а не только нефтяную составляющую.

Давление помогает определить условия, в которых работает насосное оборудование. Сопоставлять удельный расход электроэнергии без учёта различий в давлении некорректно: энергетические затраты могут изменяться вместе с условиями перекачивания.

Обводнённость характеризует долю воды в добываемой жидкости. Этот показатель необходим для разграничения изменения объёма извлекаемой жидкости и изменения количества получаемой нефти.

Все показатели должны относиться к согласованным временным интервалам. Если расход электроэнергии получен за месяц, а объём добычи или параметры скважины характеризуют другой период, рассчитанный удельный показатель может искажать фактическую картину.

Какие документы используют при проверке

Основными исходными материалами являются паспорта скважин, насосные карты и журналы дебита. Их сопоставляют с показаниями энергетического учёта.

Паспорта скважин позволяют установить характеристики рассматриваемых скважин и исходные сведения, необходимые для интерпретации условий эксплуатации.

Насосные карты используют для проверки характеристик насосного оборудования и предусмотренных режимов его работы. По ним уточняют, насколько фактические условия соответствуют рассматриваемым параметрам насосной системы.

Журналы дебита необходимы для определения изменения производительности скважин во времени. Их данные сопоставляют с соответствующими периодами электропотребления.

Документы выполняют разные функции. Насосная карта помогает исследовать режим оборудования, а журнал дебита — изменение количества добываемой продукции. Ни один из этих источников по отдельности не подтверждает причину роста энергетических затрат.

Как отличить падение дебита от роста обводнённости

Падение дебита и увеличение доли воды в добываемой жидкости способны приводить к изменению удельных энергетических показателей, однако причины и практическая интерпретация таких изменений различаются.

Снижение дебита скважины

При снижении объёма добываемой жидкости необходимо проверить, как одновременно изменились электропотребление и фактический режим насоса.

Если объём подъёма уменьшился, а потребление электроэнергии сократилось в меньшей степени, удельные затраты на единицу жидкости могут увеличиться. Однако из этого нельзя сразу сделать вывод о неисправности или неэффективности насосного оборудования.

Для объяснения необходимо сопоставить дебит, давление и параметры работы насосной системы за одинаковые периоды.

Увеличение обводнённости продукции

При росте обводнённости увеличивается доля воды в добываемой жидкости. При этом общий объём подъёма и количество получаемой нефти изменяются не обязательно одинаково.

Поэтому удельные затраты электроэнергии на объём всей поднимаемой жидкости и на количество нефтяной продукции могут показывать разную динамику.

Если при относительно стабильном объёме подъёма доля воды увеличилась, изменение энергетических затрат на получение нефтяной продукции не следует автоматически считать ухудшением характеристик насоса.

Сначала необходимо разграничить влияние состава добываемой жидкости и фактического режима насосного оборудования.

Когда оба изменения происходят одновременно

Падение дебита может сопровождаться ростом обводнённости. В таком случае необходимо одновременно учитывать изменение общего объёма жидкости, её состава, давления и электропотребления.

Без этого ухудшение удельного энергетического показателя может быть ошибочно объяснено только одной причиной.

Для корректного сравнения устанавливают сопоставимые условия — согласованные периоды, границы измерений и технологические режимы либо обоснованно учитывают различия между ними.

Почему необходимо отдельно проверять закачку и подготовку продукции

При увеличении суммарного электропотребления нефтедобывающего объекта недостаточно исследовать только нагрузку оборудования подъёма.

Дополнительная закачка способна увеличить потребление энергии независимо от изменения дебита добывающих скважин. Для проверки необходимо определить, какой объём ресурса закачивался и при каких условиях работало соответствующее оборудование.

Вспомогательная подготовка продукции также может формировать отдельную энергетическую нагрузку. При изменении характеристик добываемой жидкости нагрузка процессов подготовки может изменяться независимо от работы скважинных насосов.

Поэтому при обнаружении увеличения общего расхода проверяют, какая часть изменения относится к подъёму жидкости, какая — к закачке, а какая — к подготовке и вспомогательным потребителям.

Эти обстоятельства рассматривают как конкурирующие объяснения, а не как заранее установленные причины перерасхода. Для подтверждения необходимы данные учёта и соответствующие технологические показатели.

Как распределить потребление между технологическими процессами

Анализ начинают с определения границ энергетического баланса.

Граница энергетического баланса — это установленный состав оборудования и энергетических потоков, которые учитываются при расчёте потребления. Для объекта нефтедобычи необходимо определить, какие измерения относятся непосредственно к подъёму жидкости, подготовке продукции, закачке и вспомогательному электроснабжению.

Затем показатели сопоставляют с технологическими данными за те же периоды. Для подъёма жидкости существенны объём добычи, давление, обводнённость и режим насосного оборудования. Для остальных составляющих необходимо установить, какие потоки и потребители действительно входят в рассматриваемый энергетический баланс.

Если один прибор учитывает несколько процессов, распределение его показаний между ними без дополнительных данных будет расчётным предположением. Оно не должно представляться как непосредственно измеренное потребление.

При недостаточной детализации определяют, какие дополнительные точки учёта необходимы для разграничения нагрузок. Выбор измерений должен быть связан с конкретным техническим вопросом, а не только с желанием увеличить количество приборов.

Почему нельзя оценивать энергоэффективность только по суммарному расходу

Общее электропотребление характеризует энергетическую нагрузку объекта в пределах выбранной границы, но не объясняет её изменение.

Рост общего расхода может сопровождать увеличение объёма подъёма, изменение давления, дополнительную закачку или рост нагрузки процессов подготовки. Снижение общего расхода, в свою очередь, может быть связано с падением дебита, а не с улучшением энергетической эффективности.

Поэтому необходимо разграничивать:

• изменение суммарного электропотребления;
• изменение количества и состава поднимаемой жидкости;
• изменение условий работы насосного оборудования;
• перераспределение энергетических затрат между технологическими процессами.

Эти показатели рассматривают совместно. Только согласование энергетических и технологических данных позволяет определить, какие изменения требуют дополнительной технической проверки.

Какой результат должен дать анализ энергетических нагрузок

Итогом становится профиль энергетических затрат на подъём и подготовку продукции при сопоставимых условиях эксплуатации.

Он отражает распределение потребления между основными процессами и позволяет установить, как энергетические показатели связаны с дебитом, обводнённостью, давлением и фактическими режимами оборудования.

Полученный профиль используют для выбора дополнительных точек измерения, проверки режимов эксплуатации и подготовки последующих технических расчётов.

Если отсутствуют достоверные сведения об электропотреблении на подъём, объёме жидкости, давлении или обводнённости, количественный результат остаётся предварительным. В этом случае необходимо уточнить исходные данные, а не приписывать объекту определённую величину перерасхода.

Профиль энергетических нагрузок не является доказательством потерь энергии или уже достигнутой экономии. Для таких выводов требуется отдельная проверка причин отклонений и оценка результата по сопоставимым измерениям.

Главный принцип анализа нефтедобывающего объекта — оценивать энергопотребление вместе с фактическими условиями добычи. Раздельное рассмотрение подъёма жидкости, подготовки продукции, закачки и вспомогательного электроснабжения позволяет определить, где формируются энергетические нагрузки и какие технические решения действительно нуждаются в дополнительном обосновании.