Том 337 № 1 (2026)
DOI https://doi.org/10.18799/24131830/2026/1/4963
Энергетическая эффективность насосных агрегатов внутрипромысловой перекачки нефти
Актуальность. Насосные агрегаты систем поддержания пластового давления и внутрипромысловой перекачки нефти потребляют около трети всей электроэнергии, расходуемой нефтегазодобывающими предприятиями. Повышение энергетической эффективности насосных агрегатов является важной и актуальной задачей в планах развития нефтегазодобывающих предприятий и в конечном итоге способствует достижению целей устойчивого развития и снижению углеродного следа. Цель. Проанализировать факторы, влияющие на расход электроэнергии насосными станциями внутрипромысловой перекачки нефти. Исследовать возможность и методы повышения энергетической эффективности насосных агрегатов за счёт совершенствования технологий, оборудования, оптимизации режима работы насосных агрегатов. Методы исследования. В качестве показателя энергетической эффективности процесса перекачки нефти используется удельный расход электроэнергии на перекачку одного кубометра жидкости. Основные параметры, влияющие на величину удельного расхода электроэнергии: плотность перекачиваемой жидкости, напор, КПД насосного агрегата. Результаты. В ходе энергетических обследований на объектах внутрипромысловой перекачки нефти выявлен ряд проблем, приводящих к увеличению расхода электроэнергии: высокая обводнённость продукции, циклический режим работы насосных агрегатов, высокая вязкость перекачиваемой жидкости и т. д. Дальнейший анализ выявляет влияние различных факторов на повышение напора в гидравлической системе, снижение КПД насосных агрегатов относительно их номинальных значений. Рассмотрены мероприятия по повышению энергетической эффективности насосных агрегатов: внедрение энергоэффективных насосов и электродвигателей, частотного регулирования насосных агрегатов и др. Применение комплексного подхода к повышению энергоэффективности насосных агрегатов позволит существенно снизить удельный расход электроэнергии на перекачку нефти и эксплуатационные затраты, повысить надежность работы насосных агрегатов.
Ключевые слова:
энергоэффективность, центробежные насосы, энергоемкость, удельный расход электроэнергии, КПД
Библиографические ссылки:
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. ГОСТ 31532-2012 Межгосударственный стандарт. Энергосбережение энергетическая эффективность. Состав показателей. – М.: Стандартинформ, 2019. – 8 с.
2. Богданов Р.М. Методика расчета структуры потребления электроэнергии в трубопроводном транспорте нефти // Электронный научный журнал Нефтегазовое дело. – 2012. – № 1. – С. 58–68.
3. Хакимьянов М.И., Гузеев Б.В., Рябишина Л.А. Методические основы расчета потребления электроэнергии электроприводами дожимных и кустовых насосных станций // Электротехнические комплексы и системы. – 2014. – Т. 10. – № 3. – С. 15–20.
4. Guan L., Chen G. Pumping systems: design and energy efficiency // Encyclopedia of Energy Engineering and Technology. – Boca Raton: CRC Press, 2015. – Р. 1–8. DOI: 10.1081/E-EEE2-120052633
5. Yates M.A., Weybourne I. Improving the energy efficiency of pumping systems // Journal of Water Supply: Research and Technology – AQUA. – 2001. – Vol. 50. – Р. 101–111. DOI: https://doi.org/10.2166/aqua.2001.0010
6. Гизатуллин Ф.А., Хакимьянов М.И. Анализ энергоэффективности электротехнического комплекса нефтегазодобывающего предприятия // Вестник Уфимского государственного авиационного технического университета. – 2017. – Т. 21. – № 3 (77). – С. 54–59.
7. Шабанов В.А., Ахметгареев А.А. К вопросу о выборе оптимального режима работы магистрального насоса с частотно-регулируемым приводом // Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов. – 2012. – № 3 (89). – С. 119–126.
8. Шабанов В.А., Шарипова С.Ф., Ахметгареев А.А. Влияние частоты вращения на КПД магистрального насоса // Электротехнические и информационные комплексы и системы. – 2013. – Т. 9. – № 4. – С. 13–19.
9. Исследование зависимости кпд электродвигателя и преобразователя частоты от коэффициента загрузки и частоты вращения / В.А. Шабанов, Э.Ф. Хакимов, А.Р. Калимгулов, Е.В. Сергеенкова // Электротехнические и информационные комплексы и системы. – 2019. – Т. 15. – № 4. – С. 83–90.
10. Артюшкин В.Н. Основные направления энергосбережения в трубопроводном транспорте нефти и нефтепродуктов // Ашировские чтения. – 2019. – Т. 1. – № 1 (11). – С. 285–288.
11. Willkomm J., Wahle M., Weber J. Quadratic programming to optimize energy efficiency of speed- and displacement-variable pumps // Fluid Power Systems Technology: Proceedings of the 8th FPNI Ph.D Symposium on Fluid Power. – Lappeenranta, Finland, June 11–13, 2014. – V001T05A002. DOI: org/10.1115/FPNI2014-7802
12. Выбор режимов и регулирование давления при перекачке нефти и нефтепродуктов для экономии электроэнергии / В.В. Шалай, М.О. Мызников, М.И. Гильдебрандт, В.А. Гриневич // Омский научный вестник. Сер. Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение. – 2022. – Т. 6. – № 1. – С. 29–34. DOI: 10.25206/2588-0373-2022-6-1-29-34
13. О необходимости замены насосного оборудования или рабочих колес магистральных насосов при изменении производительности перекачки нефти и нефтепродуктов / В.В. Шалай, М.О. Мызников, М.И. Гильдебрандт, Е.В. Ходорева // Омский научный вестник. Сер. Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение. – 2022. – Т. 6. – № 1. – С. 22–28. DOI: 10.25206/2588-0373-2022-6-1-22-28
14. Yao F., Yao Y., Yao B. Energy efficiency optimization of pumping stations // ICMML 2023: Proceedings of the International Conference on Mathematics and Machine Learning. – Nanjing, China, November 24–26, 2023. – NY: Association for Computing Machinery, 2024. – P. 188–192. DOI: 10.1145/3653724.3653757
15. Pham D.D., Pham V.T. Efficient optimization of pump scheduling for reduction of energy costs and Greenhouse gas emissions // The University of Danang, Journal of Science and Technology. – 2019. – Vol. 17. – № 12.1. – Р. 5–10. DOI: 10.31130/JST-UD2019-128E
16. A holistic system optimization method to maximize energy savings within existing pump-systems / P.J. Teesink, R. Hurst, T. Bastiaansen, T. Thomas, B. White, J. Lopez Carrillo, V. Butz // ADIPEC 2023: Proceedings of the Abu Dhabi International Petroleum Exhibition and Conference. – Abu Dhabi, UAE, October 2–5, 2023. DOI: https://doi.org/10.2118/216220-MS
17. Gao Q., Xue J., Yan H. Optimization analysis of full life cycle energy efficiency multi-objective parallel pump sets // IEEE Access. – 2022. – Vol. 10. – P. 105578–105588. DOI: 10.1109/access.2022.3209381
18. Факторный анализ энергоэффективности механизированной добычи нефти и формирование рекомендаций по ее повышению / Р.М. Еникеев, В.В. Семенов, А.С. Топольников, А.В. Катермин, Л.В. Валиахметов, В.Ф. Закиров, Д.В. Сильнов, С.Н. Петренко // Экспозиция Нефть Газ. – 2023. – № 7. – С. 73–77. DOI: 10.24412/2076-6785-2023-7-73-77
19. Елин В.И., Солдатов К.Н. Соколовский С.М. Насосы и компрессоры. – М.: Гостоптехиздат, 1960. – 400 с.
20. Галимов Р.М., Чумаков Г.Н., Буртасов С.Е. Оценка энергоэффективности системы промыслового сбора скважинной продукции ЦДНГ № 7 ООО «Лукойл-Пермь» // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Геология. Нефтегазовое и горное дело. – 2013. – Т. 12. – № 7. – С. 35–46.
21. Study on inflow distortion mechanism and energy characteristics in bidirectional axial flow pumping station / J. Chen, H. Zhang, Y. Li, F. Meng, Y. Zheng // Machines. – 2022. – Vol. 10. – № 11. DOI: 10.3390/machines10111014
REFERENCES
1. SS 31532-2012. Interstate standard. Energy saving energy efficiency. Composition of indicators. Moscow, Standartinform Publ., 2019. 8 p. (In Russ.)
2. Bogdanov R.M. Methodology for calculating the structure of electricity consumption in pipeline oil transportation. Electronic scientific journal Oil and Gas Business, 2012, no. 1, pp. 58–68. (In Russ.)
3. Khakimyanov M.I., Guzeev B.V., Ryabishina L.A. Methodological foundations for calculating the electricity consumption of electric drives of booster and cluster pumping stations. Electrical complexes and systems, 2014, vol. 10, no. 3, pp. 15–20. (In Russ.)
4. Guan L., Chen G. Pumping systems: design and energy efficiency. Encyclopedia of Energy Engineering and Technology. Boca Raton, CRC Press Publ., 2015. pp. 1–8. DOI: 10.1081/E-EEE2-120052633
5. Yates M.A., Weybourne I. Improving the energy efficiency of pumping systems. Journal of Water Supply: Research and Technology – AQUA, 2001, vol. 50, pp. 101–111. DOI: https://doi.org/10.2166/aqua.2001.0010
6. Gizatullin F.A., Khakimyanov M.I. Analysis of the energy efficiency of the electrical complex of an oil and gas producing enterprise. Bulletin of the Ufa State Aviation Technical University, 2017, vol. 21, no. 3 (77), pp. 54–59. (In Russ.)
7. Shabanov V.A., Akhmetgareev A.A. On the issue of choosing the optimal operating mode of a main pump with a frequency-controlled drive. Problems of gathering, treatment and transportation of oil and oil products, 2012, no. 3 (89), pp. 119–126. (In Russ.)
8. Shabanov V.A., Sharipova S.F., Akhmetgareev A.A. Influence of rotation frequency on the efficiency of a main pump. Electrical and information complexes and systems, 2013, vol. 9, no. 4, pp. 13–19. (In Russ.)
9. Shabanov V.A., Khakimov E.F., Kalimgulov A.R., Sergeenkova E.V. Study of the dependence of the efficiency of an electric motor and frequency converter on the load factor and rotation frequency. Electrical and information complexes and systems, 2019, vol. 15, no. 4, pp. 83–90. (In Russ.)
10. Artyushkin V.N. Main directions of energy saving in pipeline transportation of oil and oil products. Ashirov readings, 2019, vol. 1, no. 1 (11), pp. 285–288. (In Russ.)
11. Willkomm J., Wahle M., Weber J. Quadratic programming to optimize energy efficiency of speed- and displacement-variable pumps. Fluid Power Systems Technology: Proceedings of the 8th FPNI Ph.D Symposium on Fluid Power. Lappeenranta, Finland, June 11–13, 2014. V001T05A002. DOI: org/10.1115/FPNI2014-7802
12. Shalai V.V., Myznikov M.O., Gildebrandt M.I., Grinevich V.A. Selection of modes and pressure regulation when pumping oil and oil products to save electricity. Omsk Scientific Bulletin. Series: Aviation, Rocket and Power Engineering, 2022, vol. 6, no. 1, pp. 29–34. (In Russ.) DOI: 10.25206/2588-0373-2022-6-1-29-34
13. Shalai V.V., Myznikov M.O., Gildebrandt M.I., Khodoreva E.V. On the need to replace pumping equipment or impellers of main pumps when changing the productivity of pumping oil and oil products. Omsk Scientific Bulletin. Series: Aviation, Rocket and Power Engineering, 2022, vol. 6, no. 1, pp. 22–28. (In Russ.) DOI: 10.25206/2588-0373-2022-6-1-22-28
14. Yao F., Yao Y., Yao B. Energy efficiency optimization of pumping stations. ICMML 2023: Proceedings of the International Conference on Mathematics and Machine Learning. Nanjing, China, November 24-26, 2023. New York, Association for Computing Machinery Publ., 2024. pp. 188–192. DOI: 10.1145/3653724.3653757
15. Pham D.D., Pham V.T. Efficient optimization of pump scheduling for reduction of energy costs and Greenhouse gas emissions. The University of Danang, Journal of Science and Technology, 2019, vol. 17, no. 12.1, pp. 5–10. DOI: 10.31130/JST-UD2019-128E
16. Teesink P.J., Hurst R., Bastiaansen T., Thomas T., White B., Carrillo J. Lopez, Butz V. A holistic system optimization method to maximize energy savings within existing pump-systems. ADIPEC 2023: Proceedings of the Abu Dhabi International Petroleum Exhibition and Conference. Abu Dhabi, UAE, October 2–5, 2023. DOI: https://doi.org/10.2118/216220-MS
17. Gao Q., Xue J., Yan H. Optimization analysis of full life cycle energy efficiency multi-objective parallel pump sets. IEEE Access, 2022, vol. 10, pp. 105578–105588. DOI: 10.1109/access.2022.3209381
18. Enikeev R.M., Semenov V.V., Topolnikov A.S., Katermin A.V., Valiakhmetov L.V., Zakirov V.F., Silnov D.V., Petrenko S.N. Factor analysis of energy efficiency of mechanized oil production and formation of recommendations for its improvement. Exposure Oil Gas, 2023, no. 7, pp. 73–77. (In Russ.) DOI: 10.24412/2076-6785-2023-7-73-77
19. Elin V.I., Soldatov K.N. Sokolovsky S.M. Pumps and compressors. Moscow, Gostoptekhizdat Publ., 1960. 400 p. (In Russ.)
20. Galimov R.M., Chumakov G.N., Burtasov S.E. Energy efficiency assessment of the well production gathering system of the Central Oil and Gas Production Center No. 7 of Lukoil-Perm LLC. Bulletin of the Perm National Research Polytechnic University. Geology. Oil and Gas and Mining, 2013, vol. 12, no. 7, pp. 35–46. (In Russ.)
21. Chen J., Zhang H., Li Y., Meng F., Zheng Y. Study on Inflow distortion mechanism and energy characteristics in bidirectional axial flow pumping station. Machines, 2022, vol. 10, no. 11. DOI: 10.3390/machines10111014
