Ученые создают цифровой двойник новой бесштанговой системы нефтедобычи

В России существуют скважины, из которых в данный момент не добывают нефть. Более 60 процентов простаивают из-за отсутствия эффективных технологических решений для их освоения. Половина месторождений, на которых ведется работа, дают менее 30 м³ нефти в сутки. Практики отмечают, нужны инновации, которые позволят пересмотреть методы добычи на малодебитном фонде скважин, повысив рентабельность существующих установок.

Исследователи Тюменского госуниверситета принимают участие в проекте АО «Группа ГМС», цель которого создание и оптимизация системы бесштанговой добычи нефти. Промысловые испытания начались в 2021 году и проводились в Поволжье и Западной Сибири, а также в Азербайджане на нефтяных месторождениях Каспийского моря. Испытания на Каспии успешно завершены, сейчас специалисты определяют технико-коммерческие параметры установок для их серийного производства.

Уникальное нефтедобывающее устройство представляет собой конструкцию, которая находится в скважине и не имеет на поверхности громоздкого оборудования: нет станка-качалки с бетонным или металлическим основанием и системы глубинных штанг с традиционным насосом. Такая конструкция отличается металло- и энергоемкостью, позволяет сократить затраты на капитальный ремонт, аренду земли и экологические издержки.

Все механизмы новой установки заключены в трубный корпус диаметром 117 мм и длиной 21 метр. Конструкция состоит из привода, электродвигателя, плунжерного насоса, гидрозащиты и блока телеметрии. Управление добычей осуществляется компактной станцией, которая позволяет менять и оптимизировать работу всех механизмов как единого целого. Каждый компонент — техническое решение, защищенное российскими и международными патентами на изобретения.

Особенность разработки — система телеметрии. Данные о процессе добычи поступают оператору в режиме реального времени. Параметрами можно управлять через систему дистанционного мониторинга практически с любого устройства.

Исследователи ТюмГУ занимаются цифровизацией системы. С привлечением экспертов компании «МБД СОФТ» разработана валидированная интегрированная модель установки. В нее интегрированы алгоритмы управления.

Создается своего рода цифровой двойник, который позволяет проектировать и проводить испытания виртуально, тем самым ускоряя доработку, оптимизацию и улучшение. Цифровое моделирование позволит отказаться от проведения натурных испытаний промежуточных образцов.

«Исследователи Научного центра мирового уровня в ТюмГУ планомерно занимаются цифровизацией системы бесштанговой добычи нефти. Наша задача — максимально оптимизировать процессы, следствие которых — увеличение объема добываемой продукции и сокращение расходов на содержание. Проект востребован всеми без исключения недропльзователями, реализуется по заказу от реального заказчика, инициативу поддержали в правительстве области, она соответствует тем целям технологического развития, которые стоят перед регионом», — отмечает Андрей Ермаков, руководитель Научного центра мирового уровня в Тюменском государственном университете.

Сейчас ученые на основе полученных результатов опытно-промышленных испытаний приступают к созданию уникального программно-технического комплекса прогнозирования производительности системы бесштанговой добычи нефти. Новое пользовательское приложение нужно для оценки работы оборудования и составления рекомендаций по оптимальным параметрам эксплуатации в зависимости от конфигурации установки и пластовых условий.

Тестовый запуск приложения планируется осуществить в рамках первого международного контракта индустриального партнера университета АО «Группа ГМС» и государственной нефтяной компании Азербайджана SOCAR.

В планах у тюменских исследователей также модернизация элементов телеметрической системы, расширение списка контролируемых параметров, введение двустороннего обмена данными с оборудованием, находящимся в скважине.

Проект реализуется Центром трансфера технологий, Центром компьютерного инжиниринга НЦМУ и партнерами университета в рамках мероприятий программы деятельности Западно-Сибирского НОЦ.

Источник:

Управление стратегических коммуникаций ТюмГУ