автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Разработка методики минимизации потерь электроэнергии в многомашинном комплексе технологической системы поддержания пластового давления

На правах рукописи

Велиев Мустафа Кярамович

РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ МИНИМИЗАЦИИ ПОТЕРЬ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В МНОГОМАШИННОМ КОМПЛЕКСЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ПОДДЕРЖАНИЯ ПЛАСТОВОГО ДАВЛЕНИЯ

Специальность 05.09.03 - Электротехнические комплексы и системы

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

27 ФЕВ2014

Тюмень-2014

005545472

Работа выполнена на кафедре «Электроэнергетика» федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Тюменский государственный нефтегазовый

университет»

Сушков Валерий Валентинович,

доктор технических наук, профессор, Тюменский государственный нефтегазовый университет, профессор кафедры «Электроэнергетика» Портнягин Николай Николаевич доктор технических наук, профессор, профессор кафедры теоретической электротехники и электрификации нефтяной и газовой промышленности, РГУ нефти и газа имени И.М.Губкина Лебедев Андрей Анатольевич, кандидат технических наук, заместитель начальника центра проектирования АСУ 111 дирекции электротехнического проектирования, Московский филиал «ЭНЕКС» (ОАО) ФГБОУ ВПО "Омский государственный технический университет" Защита диссертации состоится «8» апреля 2014 года в 16 час.30 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.200.14 при Российском государственном университете нефти и газа имени И.М.Губкина по адресу: 119991, Москва, Ленинский проспект, 65, корпус 1, ауд.308.

Отзывы на диссертацию и автореферат, заверенные печатью, просим направлять в двух экземплярах по указанному адресу.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Российского государственного университета нефти и газа имени И.М. Губкина.

Автореферат разослан 2014 г. Объявление о защите

диссертации и автореферат размещены на официальном сайте РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина http://www.gubkin.ru и направлены для размещения в сети Интернет Министерства образования и науки Российской Федерации по адресу: http://vak2.ed.gov.ru.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

А. В. Егоров

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время доля затрат на электроэнергию в себестоимости добычи нефти составляет 30-35%. Современный этап развития нефтяной промышленности характеризуется снижением темпов отбора продукции из скважин на нефтяных месторождениях, вступивших в поздние стадии разработки, прогрессирующим ростом обводненности и снижением качества добываемой продукции. В то же время разработка новых залежей, по вновь вводимым месторождениям, производится из низкопроницаемых пластов, что сопровождается широким применением механизированной добычи, а также систем поддержания пластового давления (ППД) на ранних стадиях освоения. Очевидно, что в условиях непрерывного роста тарифов доля затрат на электроэнергию в нефтедобыче будет возрастать.

Одной из главных причин высокого уровня непроизводительных потерь электроэнергии в технологической системе ППД является неэффективное управление территориально рассредоточенным многомашинным

электротехническим комплексом, представленным насосными агрегатами (НА) станций низкого давления и основными НА кустовых насосных станций (КНС). В связи с этим, повышение энергетической эффективности системы ППД возможно путем оптимизации управления многомашинным электротехническим комплексом.

Решение данного вопроса должно проходить в рамках системного подхода к оптимизации управления режимами работы технологической системы, с учетом особенностей характеристик всех элементов системы, технологических связей и ограничений.

Исследованию оптимизации управления и повышения энергетической эффективности сложных электротехнических и гидравлических комплексов, посвящены работы: Абрамовича Б.Н., Браславского И.Я., Букреева В.Г., Булгакова A.A., Егорова A.B., Ершова М.С., Ивановского В.Н., Ковалева В.З., Лезнова Б.С., Меньшова Б.Г., Николаева В.Г., Онищенко Г.Б., Сухарева М.Г., Шевырева Ю.В. и др.

Имеющиеся решения по оптимизации режимов работы и повышения энергетической эффективности сложных электротехнических и гидравлических комплексов не всегда применимы к реальным процессам в технологических системах добычи нефти. Помимо этого, имеет место отставание и несоответствие существующих систем управления режимами работы КНС современным тенденциям в области эффективного использования электроэнергии в нефтегазодобыче и других отраслях промышленности, что определяет цель диссертационного исследования.

Целью работы является снижение потерь электроэнергии и повышение технологической эффективности системы ППД на основе оптимизации управления многомашинным электротехническим комплексом системы.

Предметом исследования являются потери электроэнергии в многомашинном электротехническом комплексе технологической системы ППД, взаимоувязанные с гидравлическими потерями энергии в элементах системы.

Основные задачи исследования:

- провести анализ потерь электроэнергии при различных способах управления режимами работы насосных станций с центробежными НА;

- разработать методику и алгоритм определения оптимального состава и мощности электродвигателей НА КНС при частотно-регулируемом электроприводе (ЧРП) для выполнения технологического задания tía закачку воды в нефтеносный пласт с минимальным удельным расходом электроэнергии (и'уд);

- разработать систему и алгоритм оптимального управления многомашинным электротехническим комплексом;

- разработать программный комплекс для расчета потерь электроэнергии в электротехническом комплексе и гидравлических потерь в элементах системы ППД при частотном управлении НА.

Объектом исследований является управляемый многомашинный электротехнический комплекс системы ППД нефтяных месторождений.

Методы исследования. Методологической основой решения обозначенных задач являются системный подход, математическое и имитационное моделирование, теория оптимального управления, теория электрических машин.

Степень достоверности результатов исследования подтверждается корректностью проведенных расчетов, базирующихся на использовании известных положений теории электрических машин электропривода, а также достаточной сходимостью теоретических результатов и результатов численного моделирования режимов работы многомашинного электротехнического комплекса системы ППД.

Научная новизна работы:

- разработана методика определения оптимального состава работающих насосных агрегатов многомашинного электротехнического комплекса, учитывающая техническое состояние НА, для минимизации непроизводительных потерь электроэнергии в системе;

- предложена методика выбора оптимальной стратегии управления многомашинным электротехническим комплексом системы ППД в соответствии с плановыми заданиями на закачку воды при частотном управлении насосными агрегатами на основе коэффициента рентабельности по электроэнергии;

- разработан способ управления многомашинным электротехническим комплексом системы ППД (патент РФ 2493361).

Защищаемые научные положения:

- методика определения оптимального состава и мощности электропривода НА КНС для выполнения технологического задания при минимальном м'уд;

- методика выбора оптимальной стратегии управления многомашинным электротехническим комплексом системы ППД, позволяющая учитывать как экономические критерии выбора, так и технологические;

- математическая модель, позволяющая определять потери различной физической природы (электрические и гидравлические) в элементах системы ППД при различных режимах работы многомашинного электротехнического комплекса.

Практическая ценность диссертации:

- разработана адаптивная система оптимального управления КНС, позволяющая реализовать способ оптимального управления НА технологической системы ППД на базе средств технологической автоматики (патент РФ 119474);

- разработан программный комплекс (ПК), позволяющий создавать единую принципиальную схему технологической системы ППД месторождения, а также проводить расчеты и анализ потерь электрической и гидравлической энергии в элементах системы (свидетельство о регистрации РФ 2012610163).

Реализация выводов и рекомендации работы. Результаты работы использованы в ОАО «Гипротюменнефтегаз» при разработке проектной документации.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались на следующих конференциях: студентов, аспирантов и молодых ученых «Актуальные вопросы энергетического комплекса» (Тюмень, 2010 г.); 7-ой Международной научно-практической конференции «Составляющие научно-технического прогресса» (Тамбов, 2011 г.); городской научно-практической конференции студентов, аспирантов и ученых «Новые технологии - нефтегазовому региону» (Нижневартовск, 2011 г.); научно-практической конференции студентов, аспирантов, молодых ученых и специалистов «Энергосбережение и инновационные технологии в топливно-энергетическом комплексе» (Тюмень, 2011г.); 18-ой Международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых «Современные техника и технологии» СТТ-2012 (Томск, 2012 г.); 2-ой международной научно-технической конференции студентов, магистрантов, аспирантов «Энергоэффективность и энергобезопасность производственных процессов» (Тольятти, 2012); международной научно-практической конференции «Информационные ресурсы в образовании» (Нижневартовск, 2013); научно-технической конференции молодых ученых «Электротехнические комплексы и системы в нефтяной и газовой промышленности» (Москва, 2013).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 печатных работ, в том числе 3 статьи в научных изданиях, рекомендованных ВАК РФ, 1 патент РФ на

изобретение, 1 патент РФ на полезную модель, 1 свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, содержит 43 рисунка, 8 таблиц, список литературы из 113 наименований и 5 приложений. Общий объем диссертации 165 страниц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дана краткая характеристика работы, обоснована актуальность темы, определены объект и предмет исследования, сформулированы цель и задачи исследования, определены научная новизна и практическая значимость работы.

В первой главе дана характеристика технологической системы ППД как объекта исследования, рассмотрена структура потребления электроэнергии в технологической системе ППД и определены элементы с наибольшей долей непроизводительных потерь, проведен анализ существующих способов управления режимами работы КНС, а также пути их совершенствования, сформулированы задачи исследования.

На долю технологической системы ППД приходится 26-35% общего электропотребления нефтедобывающих предприятий, при этом КПД промысловых систем составляет 40-45%. Установлено, что основными элементами с высокой долей непроизводительных потерь электроэнергии (более 70%) являются НА КНС. Подробный расчет потерь электроэнергии в многомашинном электротехническом комплексе и элементах системы ППД представлен в главе 3.

Проведенный анализ показал, что основными способами управления производительностью КНС остаются дросселирование и байпасирование напорной линии НА, что приводит к высокому уровню потерь электроэнергии в многомашинном электротехническом комплексе.

Показано, что задача оптимизация технологических режимов и электропотребления системы ППД может быть решена путем частотного управления НА КНС.

На основе проведенного анализа были сформулированы задачи исследования. Во второй главе сформулирована задача оптимизации управления многомашинным электротехническим комплексом технологической системы ППД, разработана методика определения оптимального состава работающих НА, методика определения мощности электродвигателей НА КНС для выполнения технологического задания на закачку воды при минимальном и'уя с использованием разработанной методики выбора оптимальной стратегии управления многомашинным электротехническим комплексом системы.

Задача оптимизации управления многомашинным электротехническим комплексом системы ППД решается поиском таких значений напора и подачи основных и подпорных НА посредством регулирования частоты вращения вала, при которых достигается минимальный н>уд на закачку воды и выполняются ограничения в электротехническом комплексе и технологии:

1=1 пл.

где (!',, - полезная энергия, потребляемая г-ым основным и 7-ым подпорным НА, кВт-ч; АЩ- потери энергии в /-ом основном иу'-ом подпорном НА, кВт-ч.

" т V / "

При технологических ограничениях: /( , где

¡=1 м /=1

суммарная подача основных НА, м3/ч; - суммарная подача подпорных НА,

м3/ч; Кпл - объем планового задания по закачке воды, м3; / - время выполнения

п т п и/

технологического задания, ч; -АН)> Н^-, где _ суммарный

1=1 ^ 1=1 у=1

напор основных и подпорных насосных агрегатов, м; АН — потери напора в обвязке КНС, в высоконапорных водоводах и на штуцерах скважин, м; //трс5 - требуемый напор на устье нагнетательных скважин для выполнения планового задания, м.

При ограничениях в электротехническом комплексе: по частоте питающего напряжения (/¿,Гц) /доп

ттпл ) — /ном.у — fmn.min.ij И МОЩНОСТИ (/^кВт) НО. ВШ1у

электродвигателя основного и подпорного НА Р<РН0„.дВ/> где Р„ом.дв//- номинальная мощность электродвигателя НА.

Известно, что в процессе эксплуатации техническое состояние НА снижается. Это проявляется в снижении и различии между агрегатами в энергетических, гидравлических и механических характеристиках, что вызывает необходимость определения оптимального состава работающих НА для выполнения технологического задания при минимальном и'уд.

Для решения сформулированной задачи выбора оптимального состава, НА КНС и подпорные НА станции низкого давления представим в виде допустимых множеств некоторого пространства, соответственно 5'| = {/=1,...,и} и 52=(/=1,...,/и}, где каждый г'-ый и /-ый элемент множества характеризуется потребляемой мощностью и непроизводительными потерями электроэнергии (ДIV, кВт-ч/м3), вызванные бесполезным расходованием в НА части затраченной энергии при соответствующей подаче ().

Тогда структура элементов каждого множества задается парой значений {(£?1/,ДИи)} для основных НА и парой {(ОуЛ^у)} Для подпорных НА.

Техническое состояние каждого НА определяется величиной удельных потерь электроэнергии на закачку воды Д^уд,у=Д ,кВт-ч/м3.

При известных значениях (V и заданной структуре элементов задача определения оптимального состава НА сводится к минимизации суммарных

удельных непроизводительных потерь электроэнергии (ХХ^«) в многомашинном

электротехническом комплексе.

Структура элементов геометрически задается в виде множества точек, где каждый элемент множества характеризуется крутизной характеристики (3,у в системе Дтс

координат £)0Аи', Р,у = ——.

Для решения сформулированной задачи оптимального состава необходимо определить Р,у для всех пар значений {(£?,ДиО} каждого НА. Полученные значения дают неупорядоченную структуру элементов множества основных и подпорных НА.

Путем линейной аппроксимации получены зависимости Дн,уд,у для каждого

элемента множества основных и подпорных насосных агрегатов (рисунок 1).

Для нахождения допустимого решения задачи необходимо произвести упорядочение элементов множеств. С этой целью использован метод нижней огибающей кривой (НОК), относящийся к группе оптимизационных методов ветвей и границ (рисунок 2).

Д», кВт-ч/м3

Рисунок 1 - Неупорядоченная геометрическая Рисунок 2 - Нижняя огибающая кривая

структура элементов множества насосных для оптимального состава насосных

агрегатов КНС. агрегатов КНС и подпорных насосных

агрегатов.

О. м>Л|

Построение НОК выполняется при условии, что (3;>Рм. МОК является монотонно вогнутой вниз ломаной кривой в системе координат ()0Ач>, проходящей через множество точек полученных в результате векторного

суммирования координат и-мерных векторов 1=(1\,1г,...,1^) каждого элемента множества многомашинного электротехнического комплекса.

На основе метода НОК разработан алгоритм, позволяющий определить оптимальный состав работающих НА для выполнения технологического задания на закачку с минимальным м>уд.

В соответствии с разработанной методикой для различных вариантов состава работающих НА КНС определены значения удельного расхода электроэнергии при заданном объеме планового задания и пяти параллельно работающих насосах типа ЦНС240-1900, имеющие различное техническое состояние, с мощностью

электродвигателей 2000 кВт. Установлено, что при оптимальном составе насосных агрегатов без изменения технологических параметров и дополнительных мероприятий по управлению режимами агрегатов и'уд снижается на 5%, что составляет = 8064 кВт-ч/сут.

Для выбора требуемой мощности приводного электродвигателя насоса были найдены значения Q, которые для принятого диапазона регулирования частоты вращения НА (0,95/„ом-1,05/^ом) дают минимум функции =/(£?)•

Установлено, что при ЧРП и'уд насосного агрегата определяется следующей зависимостью, кВт-ч/м3:

(2)

ч-м /

где // - номинальная частота питающего напряжения, Гц; регулировочная частота питающего напряжения, Гц.

В соответствии с разработанной методикой была определена мощность электродвигателя для насоса ЦНС240-1900. Из графика на рисунке 3 видно, что для принятого диапазона регулирования необходимая мощность составляет 2000 кВт, что на 20% выше мощности электродвигателя стандартно комплектуемого с насосами типа ЦНС240-1900.

С применением ЧРП НА требуемый напор и подача КНС могут быть достигнуты при реализации следующих стратегий управления: применение ЧРП на одном из параллельно работающих основных НА (стратегия 1); применение ЧРП на всех параллельно работающих основных НА (стратегия 2); применение ЧРП на двух основных НА и ЧРП на подпорных НА (стратегия 3).

ir VJ, K'IÍ ["ч/м 10,011

9.75

9.50

У,25

9,00 8,75 8,50 8.25 8,00 7,75 7,50 7.25 7,00 6.75 6,5o 6.25 6.00

0.042 11.047 0.052 0.057 0.062

Рисунок 3 - Определение оптимальной мощности

0,067 0,072 0,077 0,082

Q. м'/гек

электродвигателя насоса ЦНС240-1900.

В качестве критерия оптимизации использован коэффициент рентабельности по электроэнергии, который в наиболее обобщенном виде отражает эффективность частотного управления многомашинным комплексом технологической системы ППД-.

к __Сн -вн_

рс" ^■Сээ+(п-(Стб+Атб) + п-(СПЧОА + АПЧ1>л))'

где Сн - стоимость единицы объема добытой нефти, руб./м3; - объем добытой нефти, м3; ¡У=~£1¥-А1¥ - количество потребленной электроэнергии при отсутствии непроизводительных потерь электроэнергии на дросселирование, байпасирование и т.п. (ДIV), кВт-ч; Сээ- стоимость 1 кВт-ч электроэнергии, руб/кВт-ч.; количество преобразователей частоты (ПЧ); СПчб- стоимость ПЧ 6 кВ, СПчо,4 - стоимость ПЧ 0,4 кВ подпорного НА; /(пч=Спч'^ - амортизационные отчисления от стоимости ПЧ, руб.; А - норма амортизационных отчислений.

Кривые изменения коэффициента рентабельности для различных стратегий управления представлены на рисунке 4.

Анализ рисунка 4 показал, что в начальный период разработки месторождения при объемах закачки в пределах диапазона подач двух основных НА, экономически целесообразным является применение ЧРП на одном основном НА. В период интенсивной разработки месторождения при закачке больших объемов воды, применение ЧРП подпорных НА и двух из параллельно работающих основных НА, позволяет расширить регулировочный диапазон КНС, тем самым исключить дросселирование напорных линий насосов и снизить потребление электроэнергии многомашинным комплексом в среднем на 11% (=17741 кВт-ч/сут.).

^рент

первый второй третий четвертый

год разработки

♦ ЧРП одного основного насосного агрегата ЧРП всех основных насосных агрегатов

* ЧРП двух основных насосов и ЧРП всех подпорных насосных агрегатов

Рисунок 4 - Зависимость коэффициента рентабельности от стратегии управления насосными агрегатами по годам разработки нефтяного месторождения.

Использование ЧРП позволяет максимально эффективно использовать мощность НА и, таким образом, оставлять в работе минимум основных агрегатов КНС с большой единичной мощностью.

Разработанные методики позволяют повысить уровень управляемости КНС и снизить потери электроэнергии при различных энергетических параметрах НА системы ППД.

В третьей главе разработана математическая модель и программный комплекс для расчета и анализа потерь электрической и гидравлической энергии в технологической системе ППД.

На всех ступенях преобразования и передачи электроэнергии в системе преобразователь частоты (ПЧ) - асинхронный двигатель (АД) - насос происходят потери энергии, величина которых зависит от режима работы и технических характеристик применяемого оборудования.

КПД электродвигателя и ПЧ при диапазоне регулирования частоты питающего напряжения 0,95/„ок,-1,05/^, незначительно отличаются от значений при номинальной частоте и приняты постоянными.

Потери электроэнергии в насосе зависят от величины мощности гидравлических (ДЛО, объемных (ЛЛ'об) и механических (ЛЛ',.»*) потерь, которые в процессе регулирования частоты вращения рабочего колеса оказывают влияние на энергетические и гидравлические параметры насоса. Тогда полезная мощность (ЛО в выражении КПД насоса (щ=МР) примет вид:

Для определения среднего значения КПД КНС и станций низкого давления, работающих на общую сеть водоводов при различных способах управления НА получено следующее выражение:

= (5)

/=1 ЛЛад! М Ц А АЩ

п т

где V/с.

/=1 у=1

На потери электрической энергии в системе и режим работы КНС помимо числа, типа и технического состояния НА оказывают влияние гидравлические параметры сети водоводов низкого и высокого давления.

Коэффициент полезного действия сети водоводов технологической системы (лсети) выражается отношением мощности, затраченной на создание требуемого напора на устье нагнетательных скважин куста (Л:-куст) и фактической полезной

мощности, создаваемой насосными агрегатами КНС и подпорными НА станции

низкого

VV м давления (^pj '' )■

Д[ ^ ■ б/куст

куст _ /-[

Х5Х

&-=■"„* ' (6)

где #скв- давление на устье нагнетательных скважин, м; QjKy„- приемистость куста

п т

нагнетательных скважин, м3/ч; Нкнс = X! S ^ч ~ напор КНС, м.

1=1 j=i

На основе математического моделирования режимов работы многомашинного электротехнического комплекса выявлено, что наибольшие потери электроэнергии в системе ППД имеются в насосах КНС (более 70%).

Разработанный с использованием математической модели программный комплекс «¡Model PPD» позволяет создать единую принципиальную схему технологической системы ППД, организовать расчет и выбор альтернативных вариантов развития, эксплуатации и стратегий управления многомашинным электротехническим комплексом системы ППД, а также оценить характер энергетических процессов в элементах системы.

В четвертой главе представлены результаты оценки эффективности разработанной методики определения оптимального состава и способа управления на серии вариантных расчетов, проведенных с использованием разработанного ПК для участка технологической системы ППД при различных режимах управления многомашинным электротехническим комплексом.

Рассматриваются два варианта управления: нерегулируемый электропривод насосов (вар.1); ЧРП двух основных и ЧРП всех подпорных НА (вар.2).

Расчетная схема моделируемого участка системы является типовой для нефтяных месторождений западносибирского региона и представлена системой ППД с централизованной КНС, оснащенной пятью основными насосами ЦНС240-1900 и Рномдв=2000 кВт; насосной станцией низкого давления с пятью подпорными

насосами 1Д250-125 и /'„ом Дв=200 кВт; 117 нагнетательных скважин; 158 участков высоконапорных водоводов.

Каждый вариант включает серию расчетных случаев, в которых изменялись данные по объемам планового технологического задания, а также приемистости (от 154 м3 /сутки до 256 м3 /сутки) и числу находящихся в работе нагнетательных скважин (% использования фонда скважин), что соответствует плану ввода/вывода нагнетательных скважин по годам разработки месторождения.

Для скважин, на которых требовалось ограничение давления закачки, был реализован алгоритм определения оптимального диаметра нерегулируемых штуцеров.

За расчетный период моделирования работы системы принимались одни сутки. В качестве показателя энергетической эффективности принят wyà на выполнение планового задания на закачку (кВт-ч/м3).

Результаты моделирования представлены на рисунке 5 и в таблице 1.

На основе анализа результатов моделирования выявлено, что использование разработанного способа управления многомашинным электротехническим комплексом позволяет расширить технологические возможности КНС и увеличить возможный объем планового задания на 19% (3,88 тыс.м3/сут.) относительно проектного варианта управления при нерегулируемом электроприводе насосных агрегатов.

Из таблицы 1 видно, что в диапазоне объемов плановых заданий от 12,96 тыс.м3/сут. до 20,49 тыс.м3/сут., достаточная степень точности выполнения технологического задания возможна без применения частотного управления производительностью НА (вар.1). При этом потери мощности незначительно отличаются в обоих вариантах.

и м, КВт'ч/м3

9,5

9 8,5 8 7,5 7

11,00 12,50 14,00 15,50 17,00 18,50 20,00 21,50 23,00 24,50

Нш„ м3/сут.

О I - При нерегулируемом электпроприводе

:: 2 - При ЧРП двух основных насосных агрегатов и ЧРП всех подпорных насосных агрегатов

Рисунок 5 - Зависимость удельного расхода электроэнергии (п>уд) от объема планового задания на закачку воды при различных способах управления многомашинным электротехническим комплексом.

Таблица 1 - Результаты моделирования режимов работы технологической системы ППД.

Исходные данные Результаты расчетов

Плановый Исполь- Удельный Потери мощности Выполнение

объем зуемый расход на штуцерах, в планового

закачки, фонд электро- обвязке на КНС и задания по

тыс.м3/сут. скважин, % энергии, МВт-ч/м3 высоконапорных водоводах, кВт закачке, %

вар. 1 вар. 2 вар.1 вар. 2 вар.1 вар. 2

12,96 72,6 8,04 7,59 91,1 82,9 -2,16 +0,006

13,80 71,8 7,90 7,45 102,9 93,5 +1,075 +0,029

15,40 76,9 7,83 7,56 1 10,9 110,8 +0,39 +0.183

17,41 80,3 8,05 7,73 159,5 145,5 +0,412 +0,062

18,26 81,2 7,88 7.68 139,6 137,9 +0,094 +0,255

19,12 80,3 7,86 7,86 167,4 165,5 +0,167 -0,02

20,49 82,9 7,97 8,03 184 191,9 +0,439 +0,025

20,92 80,3 - 8.19 - 213.4 - +0.007

22,82 82,9 - 8,90 - 254.9 - +0.027

23,2 80,3 - 9,05 - 286 - -0,69

24,37 82,1 - 8,65 - 264,7 - +0,035

Примечание: в выполнении планового задания на закачку знак «-» означает недозакачку, знак «+» - перезакачку.

/

\

Расширение области подач при частотном управлении

Однако из графиков на рисунке 5 следует, что применение ЧРП двух основных и ЧРП всех подпорных НА (вар.2) для выполнения таких же объемов плановых заданий позволяет снизить потребление электроэнергии на закачку на 6,25% (=10080 кВт-ч/сут.).

Разработана система управления многомашинным электротехническим комплексом, позволяющая производить оптимизацию краткосрочных режимов для суточного периода оптимизации. Структурная схема системы управления представлена на рисунке 6.

к кустам нагнетательных скважин --------->■ - каналы информационные — —с> - каналы управления

Рисунок 6 - Структурная схема системы оптимального управления многомашинным электротехническим комплексом.

Станция управления (СУ) представлена в виде автоматизированного рабочего места оператора с программным комплексом для проведения расчета режимов работы системы ППД и является основной интеллектуальной частью системы, связанной с базой данных, в которой происходит накопление информации о состоянии системы в виде графических и табличных данных. В СУ происходит

формирование и передача управляющих сигналов (иотп.1//опт_ф на вход ПЧ основных и подпорных НА.

Блок контроля технического состояния обеспечивает обработку поступающей информации от основных НА, подпорных НА и СУ, из которой передаются данные о базовых (паспортных) характеристиках каждого из агрегатов: Ди^тШб.т»/), Лбаз.у=Л&з.у), 11'улба!=У((?ба!//)- Из данного блока в СУ и далее в базу данных передается информация о параметрах НА в виде гидравлических (// ;/(£Л,)) и энергетических параметров (п ~/(£?/,);(и'Уд =Л(?о))-

Блок оптимизации электропотребления обеспечивает обработку поступающей информации из СУ и данных из блока контроля технического состояния. Результатом работы данного блока является передача в СУ информации об оптимальном составе (« опт./»^опт.у) и подаче (@от./>@от.)') каждого НА для выполнения планового задания (Кщ,) при минимальном н'ул. Исходя из этого определяется оптимальная частота (/отУ/от.]) вращения электроприводов НА.

Из СУ в блок оптимизации электропотребления передаются следующие данные: объем планового задания (Кпд); минимальный и максимальный напор на входе основных НА (Пттт.пт'М,шхшжну, требуемый напор (Ятреб.) на устье нагнетательных скважин для выполнения Гщ,; количество рабочих и резервных основных НА (я,-;и_/).

Разработанная система управления является адаптивной и позволяет с использованием средств технологической автоматики реализовать оптимальный режим работы многомашинным электротехническим комплексом при минимизации непроизводительных потерь электроэнергии и различном техническом состоянии НА.

В заключении сформулированы основные результаты работы.

В приложении представлены данные по параметрам скважинных штуцеров, необходимые исходные данные для проведения расчетов в ПК, схема участка технологической системы ППД и результаты расчетов потокораспределения и режимов работы фонда нагнетательных скважин, проведенные для данного участка.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИОННОГО ИССЛЕДОВАНИЯ

1. Анализ существующих способов управления насосными агрегатами КНС показал, что решение проблемы снижения непроизводительных потерь электроэнергии в системе ППД может быть достигнуто с применением частотно-регулируемого электропривода основных и подпорных насосных агрегатов.

2. Разработана методика определения оптимального состава работающих насосных агрегатов и мощности электродвигателей при ЧРП, с использованием которой определяется необходимое число и последовательность включения в работу насосных агрегатов, обеспечивающих минимальный удельный расход электроэнергии на закачку планового объема воды. Применение разработанной методики позволяет снизить удельный расход электроэнергии на 5% (=8064 кВт-ч/сут). Установлено, что расчетная мощность электродвигателей должна быть на 20% больше, чем серийно комплектуемых с насосами ЦНС240-1900.

3. Предложена методика выбора оптимальной стратегии управления многомашинным электротехническим комплексом системы ППД в соответствии с плановыми заданиями на закачку воды по годам разработки месторождения при частотном управлении насосными агрегатами. Для оценки целесообразности применения стратегии использован коэффициент рентабельности по электроэнергии. Установлено, что наибольшая рентабельность достигается при ЧРП двух основных и ЧРП всех подпорных насосных агрегатов.

4. Разработан способ управления многомашинным электротехническим комплексом системы ППД, с использованием которого возможно увеличение объема плановых заданий на закачку на 19% (3,88 тыс.м3/сут.) относительно варианта управления при нерегулируемом электроприводе, что делает возможным расширить регулировочный диапазон КНС и привести режимы работы системы ППД в соответствие с годами разработки месторождения. Применение разработанного способа управления позволяет снизить удельный расход электроэнергии на закачку воды на 6,25% (=10080 кВт-ч/сут.).

5. Разработан программный комплекс, с использованием которого возможно определение потерь электроэнергии и гидравлических потерь мощности в элементах технологической системы при изменении режима работы насосных агрегатов и учете их взаимосвязи, а также выявление высоконапорных водоводов с низкой пропускной способностью отдельных участков сети, определение требуемых сечений водоводов при капитальном ремонте и скважин, требующих обработку призабойной зоны пласта при снижении приемистости.

6. Разработана адаптивная система управления, позволяющая реализовать предложенный способ оптимального управления многомашинным электротехническим комплексом системы ППД на основе средств технологической автоматики. В соответствии с этим определены новые функции и перечень контролируемых параметров для внедрения системы управления в АСУТП ППД.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

1. Велиев М.К., Ниссенбаум И.А., Портнягин А.Л. Анализ основных направлений сокращения энергетических затрат в системах поддержания пластового давления // Актуальные вопросы энергетического комплекса: сборник научных трудов,- Тюмень: ТГНГУ. - 2010. - С.3-5.

2. Велиев М.К. Управление насосными станциями в системе ППД// Составляющие научно-технического прогресса: сборник материалов международной научно-практической конференции. - Тамбов.- 2011. - С.49-51.

3. Велиев М.К., Ниссенбаум И.А., Сушков В.В., Сульженко Н.Р. Информационное обеспечение повышения технологической и энергетической эффективности систем поддержания пластового давления // Нефть, газ, новации. -2011. - №9. - С.46-48.

4. Сушков В.В., Велиев М.К. Энергоэффективное управление насосными агрегатами КНС // Новые технологии - нефтегазовому региону: материалы

городской научно-практической конференции студентов аспирантов и ученых.-Нижневартовск, ТюмГНГУ. - 2011. - С.85-89.

5. Велиев М.К. Оптимизация управления кустовыми насосными станциями технологической системы ППД // Энергосбережение и инновационные технологии в топливно-энергетическом комплексе: материалы региональной научно-практической конференции студентов, аспирантов, молодых ученых и специалистов.- Тюмень, ТюмГНГУ. - 2011. - С.75-77.

6. Велиев М.К. Задачи модернизации управления режимами работы кустовых насосных станций // Энергоэффективность и энергобезопасность производственных процессов: сборник научных трудов. - Тольятти, ТГУ. - 2012. -С.256-258.

7. Велиев М.К. Анализ способов совершенствования режимов управления и повышения энергоэффективности технологической системы поддержания пластового давления // Современные техника и технологии СТТ-2012: сборник научных трудов. - Томск, ТПУ. - 2012. - С.25-26.

8. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ - 2012610163 РФ, «¡Model PPD» // Ниссенбаум И.А., Сульженко Н.Р., Велиев М.К.-2011616145; Заяв.15.08.2011; Опубл. 12.01.2012.

9. Патент - 119474 РФ, МПК G05B13/00 Система оптимального управления кустовой насосной станцией // Велиев М.К., Сушков В.В.; Тюменский государственный нефтегазовый университет. — 2012108919/08; Заяв. 07.03.2012; Опубл. 20.08.2012.

10. Сушков В.В., Велиев М.К. Энергосберегающее управление многомашинным комплексом системы поддержания пластового давления нефтяных месторождений // Промышленная энергетика. - 2013. - №1. — С.2-5.

11. Велиев М.К., Сушков В.В. Разработка имитационной модели технологической системы поддержания пластового давления нефтяных месторождений // Информационные ресурсы в образовании: сборник научных трудов. - Нижневартовск, НГГУ. - 2013. - С.256-257.

12. Фрайштетер В.П., Ннссенбаум И.А., Велиев М.К. Повышение технологической н энергетической эффективности кустовых насосных станций системы поддержания пластового давления // Нефтяное хозяйство. — 2013. - №3. - С.86-88.

13. Патент - 2493361 РФ, МПК Е21В43/20 Способ управления многомашинным комплексом системы поддержания пластового давления // Велиев М.К., Сушков В.В.; Тюменский государственный нефтегазовый университет.-2012107206/03 Заявл.27.02.2012; Опубл. 20.09.2013.

14. Велиев М.К. Определение оптимального состава насосных агрегатов системы поддержания пластового давления // Электротехнические комплексы и системы в нефтяной и газовой промышленности. Москва, РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина. - 2013. - С.8-10.

15. Сушков В.В., Велиев М.К. Методика определения оптимального состава работающих насосных агрегатов кустовых насосных станций // Нефтяное хозяйство. - 2013. - №12. - С.125 - 127.

Автореферат издается с разрешения диссертационного совета Д 212.200.14 РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина (протокол №84 от 28.01.2014 г.)

Подписано в печать Бумага офсетная Тираж 100 экз.

Формат 60x90/16 Усл. п.л. 1,0 Заказ № П0-02

Отпечатано в типографии «БК» 625000, Тюмень, ул.Ленина, 69а Тел.: (3452)38-78-67

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

На правах рукописи

'¿Ьелг-с^^

04201456507

Велиев Мустафа Кярамович

РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ МИНИМИЗАЦИИ ПОТЕРЬ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В МНОГОМАШИННОМ КОМПЛЕКСЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ПОДДЕРЖАНИЯ

ПЛАСТОВОГО ДАВЛЕНИЯ

05.09.03 - Электротехнические комплексы и системы

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор В.В.Сушков

Тюмень - 2013

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ........................................................................................5

Глава 1 Анализ режимов работы и способы снижения потерь электроэнергии в многомашинном электротехническом комплексе технологической системы поддержания пластового давления...........................................................10

1.1 Характеристика технологической системы ППД как объекта исследования..............................................................................10

1.2 Анализ структуры потребления электроэнергии в технологии добычи нефти и анализ затрат электроэнергии в системе ППД...........................15

1.3 Анализ способов управления режимами работы КНС технологической системы ППД...............................................................................25

Выводы..............................................................................................35

Глава 2 Алгоритм оптимального управления многомашинным электротехническим комплексом технологической системы ППД...................37

2.1 Оптимизация управления многомашинным электротехническим комплексом системы ППД..............................................................36

2.1.1 Постановка и формализация задачи...........................................39

2.1.2 Определения оптимального состава работающих насосных агрегатов.....................................................................................42

2.1.3 Определение оптимальной мощности электродвигателя при частотном управлении производительностью насосного агрегата...........................54

2.2 Методика выбора стратегии оптимального управления многомашинным

электротехническим комплексом системы ППД...........................................59

2.3. Распределение нагрузки между насосными агрегатами КНС.............73

Выводы..............................................................................................76

ГЛАВА 3 Разработка математической модели многомашинного электротехнического комплекса системы поддержания пластового

давления.............................................................................................78

3.1 Математическая модель установившегося режима

системы ППД..............................................................................78

3.2. Математическое моделирование потокораспределения и определение

расходов в узлах гидравлической сети.......................................................93

3.3 Программный комплекс для расчета режимов работы технологической

системы ППД.......................................................................................98

Выводы...........................................................................................103

ГЛАВА 4 Моделирование режимов управления многомашинным электротехническим комплексом системы ППД нефтяного месторождения. Результаты моделирования...................................................................104

4.1 Исходные данные для моделирования.........................................104

4.2 Моделирование режимов работы технологической системы ППД нефтяного месторождения при различных режимах управления многомашинным электротехническим комплексом.............................108

4.2.1 Отсутствие частотного управления производительностью насосных агрегатов (базовый вариант)..........................................................109

4.2.2 Частотное управление производительностью двух насосных агрегатов КНС и подпорных насосных агрегатов............................................114

4.3 Система оптимального управления многомашинным электротехническим комплексом технологической системы ППД..........124

Выводы...........................................................................................132

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ...................................134

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ.......................................136

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Параметры скважинных штуцеров..................................147

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Исходные данные для имитационной модели

системы ППД...........................................................................................................148

ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Схема моделируемого участка технологической

системы поддержания пластового давления участка нефтяного

месторождения..................................................................................151

ПРИЛОЖЕНИЕ 4. Результаты расчета потокораспределения в

гидравлической сети участка технологической системы..............................152

ПРИЛОЖЕНИЕ 5. Результаты расчета режима работы фонда

нагнетательных скважин......................................................................160

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. В настоящее время доля затрат на электроэнергию в себестоимости добычи нефти составляет 30-35%. Современный этап развития нефтяной промышленности характеризуется снижением темпов отбора продукции из скважин на нефтяных месторождениях, вступивших в поздние стадии разработки, прогрессирующим ростом обводненности и снижением качества добываемой продукции. В то же время разработка новых залежей, по вновь вводимым месторождениям, производится из низкопроницаемых пластов, что сопровождается широким применением механизированной добычи, а также систем поддержания пластового давления (ППД) на ранних стадиях освоения. Очевидно, что в условиях непрерывного роста тарифов доля затрат на электроэнергию в нефтедобыче будет возрастать.

Одной из главных причин высокого уровня непроизводительных потерь электроэнергии в технологической системе ППД является неэффективное управление территориально рассредоточенным многомашинным электротехническим комплексом, представленным насосными агрегатами (НА) станций низкого давления и основными НА кустовых насосных станций (КНС). В связи с этим, повышение энергетической эффективности системы ППД возможно путем оптимизации управления многомашинным электротехническим комплексом.

Решение данного вопроса должно проходить в рамках системного подхода к оптимизации управления режимами работы технологической системы, с учетом особенностей характеристик всех элементов системы, технологических связей и ограничений.

Исследованию оптимизации управления и повышения энергетической эффективности сложных электротехнических и гидравлических комплексов, посвящены работы: Абрамовича Б.Н., Браславского И.Я, Букреева В.Г., Булгакова А.А, Егорова A.B., Ершова М.С., Ивановского В.Н., Ковалева В.З., Лезнова Б.С.,

Меньшова Б.Г., Николаева В.Г., Онищенко Г.Б., Сухарева М.Г., Шевырева Ю.В. и др.

Имеющиеся решения по оптимизации режимов работы и повышения энергетической эффективности сложных электротехнических и гидравлических комплексов не всегда применимы к реальным процессам в технологических системах добычи нефти. Помимо этого, имеет место отставание и несоответствие существующих систем управления режимами работы КНС современным тенденциям в области эффективного использования электроэнергии в нефтегазодобыче и других отраслях промышленности, что определяет цель диссертационного исследования.

Целью работы является снижение потерь электроэнергии и повышение технологической эффективности системы ППД на основе оптимизации управления многомашинным электротехническим комплексом системы.

Предметом исследования являются потери электроэнергии в многомашинном электротехническом комплексе технологической системы ППД, взаимоувязанные с гидравлическими потерями энергии в элементах системы ППД.

Основные задачи исследования:

- провести анализ потерь электроэнергии при различных способах управления режимами работы насосных станций с центробежными НА;

- разработать методику и алгоритм определения оптимального состава и мощности электродвигателей НА КНС при частотно-регулируемом электроприводе (ЧРП) для выполнения технологического задания на закачку воды в нефтеносный пласт с минимальным удельным расходом электроэнергии (и>уд);

- разработать систему и алгоритм оптимального управления многомашинным электротехническим комплексом;

- разработать программный комплекс для расчета потерь электроэнергии в электротехническом комплексе и гидравлических потерь в элементах системы ППД при частотном управлении НА.

Объектом исследований является управляемый многомашинный электротехнический комплекс системы ППД нефтяных месторождений.

Методы исследования. Методологической основой решения обозначенных задач являются системный подход, математическое и имитационное моделирование, теория оптимального управления, теория электрических машин.

Степень достоверности результатов исследования подтверждается корректностью проведенных расчетов, базирующихся на использовании известных положений теории электрических машин электропривода, а также достаточной сходимостью теоретических результатов и результатов численного моделирования режимов работы многомашинного электротехнического комплекса системы ППД.

Научная новизна работы:

- разработана методика определения оптимального состава работающих насосных агрегатов многомашинного электротехнического комплекса, учитывающая техническое состояние НА, для минимизации непроизводительных потерь электроэнергии в системе;

- предложена методика выбора оптимальной стратегии управления многомашинным электротехническим комплексом системы ППД в соответствии с плановыми заданиями на закачку воды при частотном управлении насосными агрегатами на основе коэффициента рентабельности по электроэнергии;

- разработан способ управления многомашинным электротехническим комплексом системы ППД (патент РФ 2493361).

Защищаемые научные положения:

- методика определения оптимального состава и мощности электропривода НА КНС для выполнения технологического задания при минимальном и>уд;

-методика выбора оптимальной стратегии управления многомашинным электротехническим комплексом системы ППД, позволяющая учитывать как экономические критерии выбора, так и технологические;

- математическая модель, позволяющая определять потери различной физической природы (электрические и гидравлические) в элементах системы

ППД при различных режимах работы многомашинного электротехнического комплекса.

Практическая ценность диссертации:

- разработана адаптивная система оптимального управления КНС, позволяющая реализовать способ оптимального управления НА технологической системы ППД на базе средств технологической автоматики (патент РФ 119474).

- разработан программный комплекс (ПК), позволяющий создавать единую принципиальную схему технологической системы ППД месторождения, а также проводить расчеты и анализ потерь электрической и гидравлической энергии в элементах системы (свидетельство о регистрации РФ 2012610163).

Реализация выводов и рекомендации работы. Результаты работы использованы в ОАО «Гипротюменнефтегаз» при разработке проектной документации.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались на следующих конференциях: студентов, аспирантов и молодых ученых «Актуальные вопросы энергетического комплекса» (Тюмень, 2010 г.); 7-ой Международной научно-практической конференции «Составляющие научно-технического прогресса» (Тамбов, 2011 г.); городской научно-практической конференции студентов, аспирантов и ученых «Новые технологии нефтегазовому региону» (Нижневартовск, 2011г.); научно-практической конференции студентов, аспирантов, молодых ученых и специалистов «Энергосбережение и инновационные технологии в топливно-энергетическом комплексе» (Тюмень, 2011г.); 18-ой Международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых «Современные техника и технологии» СТТ-2012 (Томск, 2012 г.); 2-ой международной научно-технической конференции студентов, магистрантов, аспирантов «Энергоэффективность и энергобезопасность производственных процессов» (Тольятти, 2012); международной научно-практической конференции «Информационные ресурсы в образовании» (Нижневартовск, 2013); научно-технической конференции молодых

ученых «Электротехнические комплексы и системы в нефтяной и газовой промышленности» (Москва, 2013).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 печатных работ, в том числе 2 статьи в научных изданиях рекомендованных ВАК РФ, 1 патент РФ на изобретение, 1 патент РФ на полезную модель, 1 свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, содержит 43 рисунка, 8 таблиц, список литературы из 113 наименований и 5 приложений. Общий объем диссертации 165 страниц.

ГЛАВА 1 АНАЛИЗ РЕЖИМОВ РАБОТЫ И СПОСОБЫ СНИЖЕНИЯ ПОТЕРЬ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В МНОГОМАШИННОМ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОМ КОМПЛЕКСЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ПОДДЕРЖАНИЯ ПЛАСТОВОГО ДАВЛЕНИЯ

В настоящей главе рассмотрены структура электропотребления и способы управления многомашинным электротехническим комплексом технологической системы поддержания пластового давления (1111Д) как объекта исследования. Для этого определены основные функции и схемы организации систем 11Г1Д.

Проведен анализ существующих способов управления режимами работы насосных станций технологических систем ППД, выявлены их основные преимущества и недостатки с целью определения приоритетных направлений совершенствования и модернизации.

На основании проведенного анализа сформулированы задачи, решение которых позволит оптимизировать режимы работы и снизить потери электрической энергии в многомашинном электротехническом комплексе системы ППД. Показано, что необходимость повышения управляемости и расширения технологических возможностей насосных агрегатов (НА) кустовых насосных станций (КНС) определяется экономическими и технологическими соображениями.

1.1 Характеристика технологической системы ППД как объекта

исследования

При разработке нефтяных месторождений и не восполнении израсходованного запаса пластовой энергии происходит снижение уровня пластового давления. Снижение ниже давления насыщения сопровождается резким снижением дебита скважин, происходит увеличение доли свободного газа в многофазной среде, а напорный режим работы залежи переходит в режим растворенного газа, что сопровождается расходованием значительной части

энергии расширяющегося газа на прохождение к забоям скважин без совершения полезной работы по вытеснению нефти [11].

С целью увеличения темпов отбора нефти и повышения нефтеотдачи залежи месторождения, производят восполнение пластовой энергии и поддержание пластового давления на требуемом уровне с применением вторичных методов воздействия на пласт, заключающееся в закачке рабочего агента в виде воды или газа.

Способы применения газа (компрессорный газлифт) в качестве рабочего агента не имеют сегодня широкого применения, в первую очередь, ввиду высокой капиталоемкости строительства компрессорных станций, а также высокой энергоемкости, где единичные мощности электродвигателей компрессоров могут достигать 12,5 МВт. Относительно низкий коэффициент полезного действия (КПД), наряду со сложностью самого технологического процесса, определяет его эффективное использование в первую очередь на крупных месторождениях нефти с высоким значением забойного давления при больших дебитах скважин [100]. Газлифтным способом добывается примерно 1% нефти, фонтанным способом — 4% и до 95% нефти извлекается поддержанием пластового давления с использованием воды в качестве рабочего агента [34].

В настоящее время заводнение - освоенный метод разработки и увеличения нефтеотдачи пластов, применимый практически при всех геолого-физических и технико-технологических условиях. Использование заводнения в качестве основного способа определено наибольшим конечным коэффициентом нефтеотдачи водонапорного режима по сравнению с другими [100].

Восполнение и поддержание пластового давления с применением заводнения, представляет собой закачку воды - главного носителя энергии, в нефтеносные пласты через нагнетательные скважины, что обеспечивает приближение к добывающим скважинам зоны повышенного давления [6]. Заводнение как средство увеличения текущей и конечной нефтеотдачи пластов применяют в стадии начальной разработки, а по залежам со значительным избыточным пластовым давлением после снижения его до уровня

гидростатического [31]. Использование заводнения позволяет повысить нефтеотдачу пластов при разбуривании залежей по значительно более редким сеткам, сократить сроки отборов основных запасов, продлить фонтанный период эксплуатации залежей, обеспечить высокие дебиты скважин при механизированном способе эксплуатации и повысить эффективность всего процесса разработки.

Значимость ППД состоит не только в обеспечении интенсификации процессов добычи нефти, но и в том, что появляется возможность для проведения комплексных исследований геолого-энергетических процессов раз�