probenerИзвестия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИPower engineering: research, equipment, technology1998-99032658-5456Kazan State Power Engineering University10.30724/1998-9903-2021-23-4-180-196probener-1898Research ArticleПРИБОРОСТРОЕНИЕ, МЕТРОЛОГИЯ И ИНФОРМАЦИОННО- ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫINSTRUMENT-MAKING, METROLOGY AND INFORMATION-MEASURING INSTRUMENTS AND SYSTEMSКонцепция комплексной системы контроля энергоэффективности механизированной добычи нефтиThe concept of an integrated system of energy efficiency control of artifical oil liftЦыпленковС. В.TsyplenkovS. V.

Цыпленков Сергей Валерьевич – магистрант

г. Красноярск

Sergey V. Tsyplenkov

Krasnoyarsk

sv-tsyplenkov@mail.ruАгафоновЕ. Д.AgafonovE D.

Агафонов Евгений Дмитриевич – доктор технических наук, доцент кафедры «Топливообеспечение и горюче-смазочные материалы»

г. Красноярск

Evgeny D. Agafonov

Krasnoyarsk

 

eagafonov@sfu-kras.ruСибирский федеральный университет, Институт нефти и газаРоссияSiberian Federal University, Institute of Petroleum and Natural Gas EngineeringRussian Federation202113102021234180196Copyright © Цыпленков С.В., Агафонов Е.Д., 20212021Цыпленков С.В., Агафонов Е.Д.Tsyplenkov S.V., Agafonov E.D.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.energyret.ru/jour/article/view/1898ЦЕЛЬ

ЦЕЛЬ. Рассмотреть проблемы контроля энергетической эффективности механизированной добычи нефти. Провести сравнительный анализ подходов, применяемых при оценке уровня энергоэффективности и потенциала энергосбережения. Дать оценку современным возможностям автоматизации контроля энергоэффективности. Выявить результативный метод верификации показателей энергетической эффективности. Предложить концепцию автоматизированной системы контроля энергоэффективности механизированной добычи нефти на основе интеллектуальных методов анализа данных.

МЕТОДЫ

МЕТОДЫ. При решении поставленной задачи применялся метод факторного анализа удельного расхода электроэнергии, реализованный в модели.

РЕЗУЛЬТАТЫ

РЕЗУЛЬТАТЫ. В статье описана актуальность темы, рассмотрены особенности применения различных показателей энергоэффективности. Разработана модель влияния факторов на удельный расход электроэнергии. Предложена концепция автоматизированной системы контроля энергоэффективности на основе интеллектуальных методов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Применение показателя удельного расхода электроэнергии на механизированную добычу нефти, как индикатора энергоэффективности, дает возможность оценивать текущий уровень энергетической результативности и выявлять потенциал дальнейшего энергосбережения. Для осуществления контроля удельного расхода электроэнергии на механизированном фонде добывающих скважин необходима реализация систем автоматизированного учета энергии, дополненных возможностями факторного анализа отклонений от плановых значений. Предлагается применение интеллектуальных методов анализа данных, которые позволят осуществлять оптимальный выбор факторов отклонений удельного расхода электроэнергии и повысить достоверность контроля энергоэффективности.

 

 

THE PURPOSE

THE PURPOSE. To consider the problems of controlling the energy efficiency of artificial oil lift. To conduct a comparative analysis of the approaches used to assess the level of energy efficiency and the possibility of energy saving. To submit to a modern possible energy efficiency control system. To identify an effective method for verifying energy efficiency indicators. To propose a concept of an automated control system for energy efficiency of artificial oil lift based on intelligent methods of data analysis.

METHODS

METHODS. When solving the problem, the method of factor analysis of specific power consumption, implemented in a model, was used.

RESULTS

RESULTS. The article describes the relevance of the topic, considers the features of the use of various indicators of energy efficiency. A model of factors for specific power consumption has been developed. In this article, a concept of an automated energy efficiency control system based on intelligent methods has been proposed.

CONCLUSION

CONCLUSION. Using the indicator of specific electricity consumption for artificial oil lift, as an indicator of energy efficiency, makes it possible to assess the current level of energy efficiency and identify the potential for further energy saving. To control the specific consumption of electricity at the mechanized stock of production wells, it is necessary to implement systemic energy metering, additional factor analysis of deviations from the planned values. Using of intelligent methods of data analysis selects the factors of deviation of the specific power consumption and ensures the reliability of energy efficiency control.

удельный расход электроэнергиифакторный анализсистема контроля энергоэффективностимеханизированная добычаэнергоэффективностьинтеллектуальные методы.specific power consumptionfactor analysisenergy efficiency control systemartificial liftenergy efficiencyintellectual methodsReferencesШишкин А.Н. Повышение энергоэффективности в ОАО «НК Роснефть» // Материалы 2 Международного форума ENES Expo. 2013.Shishkin AN Povishenie energoeffektivnosti v OAO «NK Rosneft». Materialy 2 Mezhdunarodnogo foruma ENES Expo 2013.Worth D. et al. Assessment of artificial lift methods for a heavy oil field in Kuwait // Journal of Petroleum Science and Engineering. 2019. V. 180. pp. 835-843.Worth D et al. Assessment of artificial lift methods for a heavy oil field in Kuwait. Journal of Petroleum Science and Engineering. 2019;(Pt 180): 835-843.Тарасов В.П. Энергосберегающий дизайн УЭЦН // Инженерная практика. 2010. № 3. С. 26-32.Tarasov VP Energosberegayuschiy dizayn UECN. Injenernaya praktika. 2010;3:26-32.Filimonova I.V. et al. Efficiency of oil companies in Russia in the context of energy and sustainable development // Energy Reports. 2020. V. 6. pp. 498-504.Filimonova IV et al. Efficiency of oil companies in Russia in the context of energy and sustainable development. Energy Reports. 2020; (Pt 6):498-504.Struchkov I.A., Roschin P.V. Energy efficiency challenge of waxy oil production by electric submersible pumps // Resource-Efficient Technologies. 2017. V. 3. №. 2. pp. 194-197.Struchkov IA, Roschin PV Energy efficiency challenge of waxy oil production by electric submersible pumps. Resource-Efficient Technologies. 2017;(Pt 3) 2:194-197.Carpio R.R. et al. Short-term oil production global optimization with operational constraints: A comparative study of nonlinear and piecewise linear formulations // Journal of Petroleum Science and Engineering. 2021. V. 198. pp. 108141.Carpio RR et al. Short-term oil production global optimization with operational constraints: A comparative study of nonlinear and piecewise linear formulations. Journal of Petroleum Science and Engineering. 2021; (Pt 198):108141.Каверин М.Н., Куряев С.В. Методика планирования и анализа энергоэффективности добычи нефти // Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса. 2012. №. 3. С. 58-62.Kaverin MN, Kuryaev SV Metodika planirovaniya i analiza energoeffektivnosti dobichi nefti. Oborudovanie i tehnologii dlya neftegazovogo kompleksa. 2012;3:58-62.Стариков А. В., Живаева В. В., Полежаев Д. Ю. Энергоэффективный подход к выбору оборудования установки погружного насоса //Вестник Самарского государственного технического университета. Серия: Технические науки. 2017. №. 2. С. 130-138.Starikov AV, Zhivaeva VV, Polezhaev DYU. Energoeffectivniy podhod k vibory oborudovaniya ustanovki pogruzhnogo nasosa. Vestnik Samarskogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta. Seriya: Tehnicheskie nauki. 2017;2:130-138.Ивановский В.Н. и др. Вопросы энергоэффективности установок электроприводных центробежных насосов //Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса. 2016. №. 4. С. 25-30.Ivanovskiy VN, et al. Voprosy energoeffektivnosti ustanovok elektroprivodnyh tsentrobezhnyh nasosov. Oborudovanie i tehnologii dlya neftegazovogo kompleksa. 2016;4:25- 30.Ивановский В.Н. Энергетика добычи нефти: основные направления оптимизации энергопотребления // Инженерная практика. 2011. № 6. С. 18–26.Ivanovskiy VN. Energetika dobichi nefti: osnovnie napravleniya optimizatsii energopotrebleniya. Inzhenernaya praktika. 2011;6:18–26.Тарасов В.П., Куряев С.В., Голубь И.М. Использование специализированного ПО для расчета энергопотребления на механизированном фонде скважин // Инженерная практика. 2016. № 3. С. 22–26.Tarasov VP, Kuryaev SV, Golub IM Ispolzovanie spetsializirovannogo PO dlya rascheta energopotrebleniya na mehanizirovannom fonde skvazhin. Inzhenernaya praktika. 2016;3:22–26.Байков И.Р. и др. Энергопотребление добывающего предприятия как сложной системы при заводнении продуктивных пластов //научно-технический журнал «Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов». 2018. №. 4. С. 9-19.Baykov IR i dr. Energopotreblenie dobivayuschego predpriyatiya kak slozhnoy sistemi pri zavodnenii produktivnih plastov. Problemi sbora, podgotovki i transporta nefti i neftproductov. 2018;4:9-19.Галяутдинов И.М. Совершенствование методики формирования инвестиционной программы энергосбережения на предприятиях нефтедобычи на основе интегрального индекса потенциальных потерь // Экономика и предпринимательство. 2016 №6 (71). С. 976-982.Galyautdinov IM Sovershenstvovanie metodiki formirovaniya investitsionnoy programmi energosberezheniya na predriyatiyah neftedobichi na osnove integralnogo indeksa potentsialnih poter. Economika I predprinimatelstvo. 2016;6 (71):976–982.Yáñez E. et al. Unravelling the potential of energy efficiency in the Colombian oil industry // Journal of Cleaner Production. 2018. V. 176. pp. 604-628.Yáñez E et al. Unravelling the potential of energy efficiency in the Colombian oil industry. Journal of Cleaner Production. 2018; (Pt 176): 604-628. doi: 10.1016/j.jclepro.2017.12.085He L. I. U. et al. Development and prospect of separated zone oil production technology // Petroleum Exploration and Development. 2020. V. 47. №. 5. pp. 1103-1116.He LIU et al. Development and prospect of separated zone oil production technology. Petroleum Exploration and Development. 2020; (Pt 47): 5:1103-1116.Музычук П.С. Повышение энергоэффективности эксплуатации механизированного фонда скважин // Электронный научный журнал «Neftegaz.ru». 2019. №10. URL: https://magazine.neftegaz.ru/articles/dobycha/500661-povyshenieenergoeffektivnosti- ekspluatatsii-mekhanizirovannogo-fonda-skvazhinMuzichuk PS Povishenie energoeffektivnosti ekspluatatsii mehanizirovannogo fonda skvazhin. Elektronniy nauchniy zhurnal «Neftegaz.ru». 2019; 10. URL: https://magazine.neftegaz.ru/articles/dobycha/500661-povyshenieenergoeffektivnosti- ekspluatatsii-mekhanizirovannogo-fonda-skvazhin/.Ковалева Н.А., Глотов А.А., Денчик Ю.М. Основные факторы влияния на качество функционирования электрических сетей северных месторождений полезных ископаемых // Электротехника. Энергетика. Машиностроение: в 3 ч.: сборник научных трудов I международной научной конференции молодых учѐных. Часть 2. Секция «Энергетика». г. Новосибирск; 2-6 декабря 2014 г. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2014 г. 287 с.Kovaleva NA Osnovnie faktoti vliyaniya na kachestvo funktsionirovaniya elektricheskih stety severnih mestorozhdeniy poleznih iskopaemih. Elektrotehnika. Energetika. Mashinostroeniye: v 3 ch.: sbornik nauchnih trudov I mezhdunarodnoy nauchnoy konferentsii molodih uchenih. Chast 2. Sektsiya «Energetica»; 2-6 Dec 2014: Novosibirsk. 2014. pp. 20–23.Зуев. А.С. Энергоэффективность нефтедобычи: корпоративные технологии управления // Нефтегазовая вертикаль – Технологии/специальное приложение. 2014. № 1. С. 11-15.Zuev AS Energoeffektivnost neftedobichi: korporativnie tehnologii upravleniya. Neftegazovaya vertical – Tehnologii/spetsialnoe prilozhenie. 2014; 1:11-15.Зуев А.С. Стратегия повышения энергоэффективности компании ОАО «НК» Роснефть» // Электроэнергия. Передача и распределение. 2016. №. 3. С. 30-33.Zuev AS Strategiya povisheniya energoeffektivnisti kompanii OAO "NK" Rosneft" Elektroenergiya. Peredacha I raspredelenie. 2016;3:30-33.Якимов С. Б., Каверин М. Н., Тарасов В. П. Оптимизация сечения кабеля УЭЦН – простая эффективная технология энергосбережения // Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса. М.: ОАО «ВНИИОЭНГ», 2012. № 3. С. 53.Yakimov SB, Kaverin MN, Tarasov VP Optomizatsiya kabelya UECN – prostaya i effectivnaya tehnologiya energosberezheniya. Oborudovanie i tehnologii dlya neftegazovogo kompleksa. 2012;3:53.Якимов C.Б., Каверин М.Н., Цыбин А.В., et al. Погружные электродвигатели с повышенным напряжением – двойной эффект без инвестиций // Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса. М.: ОАО «ВНИИОЭНГ». 2012. № 3. С. 75.Yakimov SB, Kaverin MN, Tsybin AV, Kosilov DA, Tarasov VP Pogruzhnie elektrodvigateli s povishennim napryazheniem – dvoynoy effekt bez ivestitsiy. Oborudovanie i tehnologii dlya neftegazovogo kompleksa. 2012;3:75.Журавлев В., Кибирев Е., Музычук П. Энергосбережение рубль бережет // Нефтегазовая вертикаль.Технологии и сервис. 2017. № 9. С. 20-82.Zhuravlev V, Kibirev E, Muzichuk P Energosberezhenie rubl berezhet. Neftegazovaya vetikal – Tehnologii i servis. 2017;9:20-82.Вейнблат А.В. и др. Аналитическая информационная система. Энергоэффективностъ нефтегазового предприятия. 2018.Veynblat AV et al Analiticheskaya informatsionnaya sistema «Enetgoeffectivnost neftegazovogo predpriyatiya». Patetnt RUS № 2016663247. 14.10.2016. Available at: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=39357578 Accessed: 28 May 2021.Ахтямов А.Р. и др. Программа информационной системы управления механизированным фондом скважин. 2019.Ahtyamov AR et al Programma informatsyionnoy sistemi upravleniya mehanizirovannim fondom skvazhin. Patent RUS № 2019617213. 29.03.2019. Available at: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=39316543 Accessed: 28 May 2021.Чинкова Н. Газпромнефть: программа энергоменеджмента // Нефтегазовая вертикаль. 2011. №. 21.Chinkova N Gazpromneft: Programma energomenedzhmenta. Neftegazovaya vetikal. 2011;21.Vargas R.E. V., et al. A realistic and public dataset with rare undesirable real events in oil wells // Journal of Petroleum Science and Engineering. 2019. V. 181. pp. 106223.Vargas REV et al. A realistic and public dataset with rare undesirable real events in oil wellsю Journal of Petroleum Science and Engineering. 2019; (Pt 181):106223.Павлова З.Х., Краснов А.Н., Балтин Р.Р. Современные технологии приемапередачи измерительной информации для организации сенсорных сетей мониторинга объектов нефтегазовой отрасли // Международный научно- исследовательский журнал. 2017. № 5-3 (59). С. 79-81.Pavlova ZH, Krasnov AN, Baltin RR Sovremennie tehnologii priemaperedachi izmeritelnoy informatsii dlya organizatsii sensornih setey monitoringa obektov neftegazovoy otrasli. Mezhdunarodniy nauchno-issledovatelskiy zhurnal. 2017; 5-3 (59): 79-81.Троицкий-Марков Т. Е., Сенновский Д. В. Принципы построения системы мониторинга энергоэффективности // Мониторинг. Наука и безопасность. 2011. Т. 4. С. 34-39.Troitskiy-Markov TE, Sennivskiy DV Printsypi postroeniya sistemi monitoringa energoeffectivnosti. Monitoring. Nauka i bezopasnost. 2011; (Pt 4): 34-39.Шушаков А. А. и др. ЭРА: Мехфонд: Подбор УЭЦН. 2016.Shushakov AA et al ERA: Mehfond: Podbor UECN. Patent RUS № 2016663247. 14.10.2016. Available at: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=39357578 Accessed: 28 May 2021.Shushakov A. A. et al. ERA: Production–an integrated platform for increasing the efficiency of the operation of the artificial lift and oil fields (Russian) // Neftyanoe khozyaystvo- Oil Industry. 2017. pp. 60-63.Shushakov AA et al ERA: Production–an integrated platform for increasing the efficiency of the operation of the artificial lift and oil fields. Neftyanoe khozyaystvo-Oil Industry. 2017;60-63.Luzyanin I., Petrochenkov A. Detection of Changes in Oil Well Power Consumption Profile on the Basis of Dynamic Time Warping Algorithm // Proceedings of International Conference on Applied Innovation in IT. Anhalt University of Applied Sciences, 2018. V. 6. №. 1. pp. 1-10.Luzyanin I, Petrochenkov A Detection of Changes in Oil Well Power Consumption Profile on the Basis of Dynamic Time Warping Algorithm. Proceedings of International Conference on Applied Innovation in IT. – Anhalt University of Applied Sciences. 2018;(Pt 6)1: 1-10.Cortes B., Araujo L. R., Penido D.R. R. Electrical submersible pump system model to assist oil lifting studies // Journal of Petroleum Science and Engineering. 2019. V. 174. pp. 1279-1289.Cortes B, Araujo LR, Penido DRR Electrical submersible pump system model to assist oil lifting studies. Journal of Petroleum Science and Engineering. 2019; (Pt 174): 1279- 1289.Мартюшев Д.Н. Комплексный подход к энергоффективности при добыче нефти УЭЦН // Инженерная практика. 2011. № 6. С. 72-77.Martyushev DN Kompleksniy podhod k energoeffectivnosti pri dobiche nefti UECN. Inzhenernaya praktika. 2011;6:72-77.Orr R. Phase Inversion in Heavy Crude Oil Production // Proceedings of Teknas Conference on Heavy Oil Technology for Offshore Applications, 14–15 May 2009. Stavanger, Norway, 2009.Orr R Phase Inversion in Heavy Crude Oil Production. Proceedings of Teknas Conference on Heavy Oil Technology for Offshore Applications, 14–15 May 2009. Stavanger, Norway, 2009.Valdés J.P., Asuaje M., Ratkovich N. Study of an ESP's performance handling liquid- liquid flow and unstable OW emulsions Part I: Experimental // Chemical Engineering Science. 2020. V. 223. p. 115726.Valdés JP, Asuaje M, Ratkovich N Study of an ESP's performance handling liquid- liquid flow and unstable OW emulsions Part I: Experimental. Chemical Engineering Science. 2020; (Pt 223):115726.Aske N., Kallevik H., Sjöblom J. Water-in-crude oil emulsion stability studied by critical electric field measurements. Correlation to physico-chemical parameters and near- infrared spectroscop // Dispersion Science and Technology. 2002. № 36. pp. 1–17.Aske N, Kallevik H, Sjöblom J Water-in-crude oil emulsion stability studied by critical electric field measurements. Correlation to physico-chemical parameters and near- infrared spectroscop. Dispersion Science and Technology. 2002;36:1–17.Генералов И.В., Нюняйкин В.Н., Зейгман Ю.В., и др. Диагностирование работы УЭЦН Самотлорского месторождения // В межвузовском сб. научн. тр. «Нефть и газ – 2010». Уфа, Изд-во УГНТУ, 2010. С. 256-262.Generalov IV, Nyunyaykin VN, Zeygman YUV, Gumerov OA Diagnostirovanie raboti UECN Samotlorskogo mestorozhdeniya. V mezhvuzovskom sb. nauchn. tr. «Neft i gaz – 2010». Ufa, 2010. 256-262.Machado A.P. F., Resende C.Z., Cavalieri D.C. Estimation and prediction of motor load torque applied to electrical submersible pumps // Control Engineering Practice. 2019. Т. 84. pp. 284-296.Machado APF, Resende CZ, Cavalieri DC Estimation and prediction of motor load torque applied to electrical submersible pumps. Control Engineering Practice. 2019;(Pt 84): 284-296.Koroteev D., Tekic Z. Artificial intelligence in oil and gas upstream: Trends, challenges, and scenarios for the future // Energy and AI. 2021. V. 3. pp. 100041.Koroteev D, Tekic Z Artificial intelligence in oil and gas upstream: Trends, challenges, and scenarios for the future. Energy and AI. 2021;(Pt 3):100041.Syed F.I. et al. Artificial lift system optimization using machine learning applications // Petroleum. 2020.Syed FI et al. Artificial lift system optimization using machine learning applications. Petroleum. 2020. doi: 10.1016/j.petlm.2020.08.003.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.