Технико-экономическое обоснование применения ветроэнергетики в нефтяных промыслах Западного Казахстана

В западной зоне Казахстана, включающей Атыраускую, Мангистаускую, Западно-Казахстанскую области, а также Казахстанский сектор Каспийского моря сосредоточены свыше 70% нефтегазоносных районов республики. Большинство месторождений, которые расположены в основном на суше находятся на последней стадии освоения [1,2]. Не смотря на это, большая часть годового объема добычи нефти все же поступает именно за счет эксплуатации действующих старых промыслов. В этой связи, процесс повышения эффективности эксплуатации нефтегазовых местрождений за счет снижения себестоимости их функционирования путем применения дополнительных альтернативных источников энергии является актуальной. Данная проблема на современном этапе развития науки приобретает все большую актуальность в связи с подготовкой Казахстана к всемирной выставке достижений науки и техники «EXPO-2017», которая будет проходить в 2017 году в г. Астане, главным тематическим направлением которой стало понятие «Энергетика будущего» и «Экологически чистая энергетика».

На рис. 1 показана блок-схема распределения основных потребителей электроэнергии в нефтегазовом промысле. В соответствии с рис 1. потребителей в свою очередь можно условно сгруппировать на:

— технологические:

1) процесс добычи скважинной продукции и оборудования, применяемые в данном процессе, включая их ремонт и восстановление (текущий ремонт, капитальный ремонт, замена оборудования и деталей и т. д.);

2) процесс промысловой подготовки, транспортировки (внутри промысла) и хранения скважинной продукции, оборудования, применяемые в данном процессе, включая их ремонт и восстановление, а также профилактические работы в товарных резервуарах (текущий ремонт, капитальный ремонт, замена оборудования и деталей, чистка и теплообработка паром резервуаров и т. д.);

3) Процесс автоматического управления работой скважинного оборудования (регулирование очередности их включения в работу и отключения из главного пульта, в зависимости от возникших поломок и (или) резкого снижения дебита в призабойной зоне пласта);

— обслуживающе-поддерживающие технологический процесс:

1) обеспечения электричеством условий функционирования вспомогательных производсвтенных и бытовых зданий и сооружений, рассположенных на территории промысла (офисы, конторы, пункты медобслуживания и питания, технические склады и т. д.);

2) обеспечение электричеством условий функционирования открытой местности в общей территории промысла (общее освещение территории промысла в ночное время).

Рис. 1. Распределение основных объектов потребления электроэнергии в нефтегазовом промысле

Из приведенных выше групп потребителей электроэнергии в нефтепроыслах наиболее энергоемкими являются технологические объекты, а именно, добыча, промысловая подготовка и хранение скважинной продукции. Это обусловлено, прежде всего, непрерывностью этого процесса, которая может быть прервана временно только в случае профилактики машин и оборудования, а также при значительном снижении дебита скважины. Основная доля потребных для функционирования всего промысла энергозатрат приходится на обеспечение необходимой мощностью работы машин и оборудований технологических процессов добычи, подготовки и транспортировки нефти, а также на трудоемкие ремонтно-восстановительные работы оборудования.

Менее энергоемким чем производственно-технологические объекты являются освещения териитории промысла, а также находящихся на ней вспомогательных производстенно-бытовых объектов, включая обеспечения их точками электричества.

По сравнению с другими видами альтернативных источников энергии наибольшее применение в практике относится к ветроэнергетике, так называемым ветроэнергетическим установкам (ВЭУ), которые, не смотря на достигнутые определенные результаты, все еще находятся на стадии экспериментального внедрения. Это обусловлено отсутствием в некоторых областях техники и технологии производства научно обоснованных изыскательных работ, позволяющих широкому внедрению ВЭУ. В зависимости от области применения ВЭУ, в каждом конкретном случае требуется разработка специальной технологии их применения, учитывающей особенности производственного объекта. К таким объектам относятся нефтегазовые промыслы. В настоящей работе обосновывается технико-экономическая целесообразность внедрения ВЭУ в нефтегазовых промыслах как дополнительных источников энергии, которые должны способствовать снижению затрат за счет экономии электричества получаемой из центральной сети.

Для этого мы предлагаем для второй группы потребителей, которые приведены на рис. 1 в ячейках, выделенных штриховыми линиями, применить систему ВЭУ построенных на базе мачтовых ветроагрегатов с горизонтальным расположением оси ветровых колес. Электрическая энергия, вырабатываемая этой системой в ветренную погоду, будет аккумулироваться в специальном накопителе энергии, и передаваться вспомогательным производственно-бытовым объектам, обслуживающим технологический процесс, в качестве дополнительного источника тока основной центральной линиии электричества. Для этого, данная система будет снабжена устройством, отключающим основную линию электричества при достаточном объеме накопленной электроэнергии от дополнительного источника или наоброт, автоматически включающим ее в случае необходимости.

К наиболее целесообраным для применения ВЭУ среди объектов технологического процесса можно отнести процесс обеспечения работы механизмов приводов устройств для добычи и подготовки скважинной продукции (установки скважинных насосов различного вида, устройства о оборудование для сепарирования и транспортировки скважинной продукции внутри промысла), которые приведены на рис. 1 в ячейке, выделенной штрихпунктирной линией, Это обусловлено, тем, что, эти технические средства с точки зрения энергоемкости и непрерывности работы больше нуждаются чем другие в дополнительной электроэнергии за счет применения ВЭУ и снижения затрат на электричество от основных источников. При этом, кроме применения в неятепромыслах энергии ветра можно также использовать и другие не освоенные ресурсы энергии, например, попутные газы. Этот вид источника энергии можно использовать в качестве топлива для двигателей с внешним подводом тепла (двигатель Стирлинга), которые вполне могут быть включены компановку наземных приводов установок для добычи нефти. Они менее требовательны к специфическим особенностям эксплуатации техники при сложных природно-климатических условиях промыслов.

Другие объекты основного производственно-технологического процесса (приведены на рис. 1 в ячейках со сполошыми линями) такие, как автоматическое управление работой скважинного оборудования, ремонтно-восстановительные работы, включая также и профилактические работы в товарных резервуарах менее энергоемкие и отличаются непостоянством действия, т. е.сезонностью их проведения. В этой связи, применение в этих объектах ветроагрегатов, которые эффективно могут работать, преимущественно в постоянном режиме считаем нецелесообразным.

Таким образом, на основании классификации основных объектов потребителей электроэнергии в нефтяных промыслах и обсуждения целесообразности применения в них энергии ветра обоснована возможность внедрения этого предложения в реальную практику. Несомненно, применение ВЭУ в системе энергоснабжения промыслов позволит сэкономить значительную часть средств. При этом задачей следующего этапа должна стать разработка научно обоснованных технологии и технических средств внедрения ветроэнергетических установок в конкретных объектах по вышеуказанной схеме, что в свою очередь требует создания специальных устройств, позволяющих конструктивно включить ВЭУ в систему приводов этих машин и устройств.

энергия ветер нефтегазовый бытовой.

• 1. Ахметов С. М., Ермуханов Н. М., Ахметов Н. М., Зайдемова Ж. К. Технические факторы снижения себестоимости эксплуатации нефтяных скважин оборудованных штанговыми насосами с цепным приводом и винтовыми насосами с наземным приводом // Вестник АГУ им. Х. Досмухамедова, 2010, № 4 (19). — с. 68−74.
• 2. Ермуханов Н. М., Ахметов С. М., Ахметов Н. М., Суюнгариев Г. Е. Повышение эффективности эксплуатации винтовых насосов при добыче высоковязкой нефти за счет совершенствования наземных приводов и информационно-измерительных систем / Доклады Восьмых международных научных Надировских чтений «Научно-технологическое развитие нефтегазового комплекса». — Алматы: 2010. — с. 83−86.