Россия остается одним из мировых лидеров нефтедобычи, обеспечивая около 10% мирового производства. По данным Минфина, в 2023 году нефтегазовые доходы страны составили 9,5 триллионов рублей, что составляет почти треть бюджета. Эти средства направляются на социальные программы, инфраструктуру и другие важные сферы. Однако эффективность нефтедобычи во многом зависит от надежности оборудования, и одной из ключевых проблем отрасли остается износ штанговых насосов.
Штанговые насосные установки — это основной механизм для подъема нефти из скважин. Они работают в экстремальных условиях, испытывая высокие динамические нагрузки. Традиционно такие насосы функционируют на постоянной скорости, что приводит к вибрациям, перегрузкам и преждевременному износу деталей. Кроме того, неравномерное движение колонны штанг увеличивает энергопотребление, что делает добычу менее рентабельной.
Ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) предложили решение этой проблемы. Они разработали «умную» систему управления, которая динамически регулирует скорость насоса, минимизируя вредное воздействие на оборудование. Технология основана на компьютерном моделировании и алгоритмах, оптимизирующих работу двигателя в реальном времени.
Как поясняет Евгений Солодкий, доцент кафедры микропроцессорных средств автоматизации ПНИПУ, кандидат технических наук, исследователи создали цифровую модель насоса, которая позволяет точно рассчитывать оптимальные параметры работы без дополнительных датчиков. «Мы вводим реальные данные о напряжении и токе двигателя в модель и определяем, как должна двигаться колонна штанг, чтобы снизить нагрузки. Это дает возможность плавно регулировать скорость насоса, предотвращая перегрузки», — отмечает ученый.
Проведенные виртуальные испытания показали, что новая система может сократить энергопотребление на 15−20% и значительно продлить срок службы оборудования. В отличие от существующих аналогов, которые реагируют на уже возникшие проблемы, разработка пермских ученых заранее прогнозирует и предотвращает потенциальные поломки.
Технология уже успешно протестирована в цифровой среде, и следующим этапом станут опытно-промышленные испытания. Внедрение системы в действующие нефтяные предприятия позволит не только снизить затраты на электроэнергию и ремонт, но и минимизировать риск аварийных остановок добычи. Ученые уверены, что их разработка найдет применение и за рубежом, где нефтедобывающие компании также сталкиваются с проблемами износа оборудования и высоких энергозатрат.
Ранее в Пермском Политехе разработали новый метод по оценке эффективности выработки запасов нефти. Он поможет нефтяникам улучшить условия добычи полезного ископаемого.
