novtexmechМехатроника, автоматизация, управлениеMekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie1684-64272619-1253Commercial Publisher «New Technologies»10.17587/mau.21.675-681novtexmech-912Research ArticleАВТОМАТИЗАЦИЯ И УПРАВЛЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИAUTOMATION AND CONTROL TECHNOLOGICAL PROCESSESАнализ процессов механизированной добычи нефти методами теории электрических цепейAnalysis of Processes Mechanized Oil Mining with the Methods Theory of Electrical CircuitsГулуевГ. А.GuluyevG. A.

д-р техн. наук, г. Баку

Baku, Az-1141, Azerbaijan

scb_06@mail.ruРзаевАс. Г.RzayevAs. H.

д-р техн. наук, г. Баку

Baku, Az-1141, Azerbaijan

asifrzayev48@gmail.comПашаевФ. Г.PashyevF. H.

д-р техн. наук, г. Баку

Baku, Az-1141, Azerbaijan

pasha.farhad@gmail.comИнститут систем управления Национальной Академии наук АзербайджанаАзербайджанInstitute of Control Systems (Azerbaijan National Academy of Sciences)Azerbaijan2020071220202112675681Copyright © Commercial Publisher «New Technologies», 20202020Commercial Publisher «New Technologies»Commercial Publisher «New Technologies»https://mech.novtex.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://mech.novtex.ru/jour/article/view/912

Исследованы проблемы развития нефтегазового комплекса на последнем этапе эксплуатации, когда добыча нефти осуществляется механизированными способами. Описаны основные способы механизированной добычи в РФ и США. Особое внимание уделяется большой обводненности продукции на этой стадии добычи нефти. Проведен литературный обзор рассматриваемой проблемы и поставлена задача анализа и построения моделей процессов добычи нефти на стадии эксплуатации скважин механизированными способами с применением теории электрических цепей в целях рационального комплексного управления всеми процессами. Описывается типовая технологическая схема процесса добычи нефти механизированными способами. Обсуждается подобие технологических процессов добычи нефти процессам в электрических цепях: процесс закачки очищенной пластовой воды в нагнетательные скважины посредством блочных кустовых насосных станций (БКНС) установок подобен процессу подпитки аккумуляторной батареи с помощью генератора электроэнергии; процесс заполнения добывающей скважины вытесненной из пласта газожидкостной смесью под давлением нагнетательных скважин подобен процессу заряда конденсатора от аккумуляторной батареи; процесс подъема жидкости из добывающих скважин с помощью насосов добычи — процессу разрядки конденсатора на активную нагрузку. Приведена упрощенная электрическая схема типовой технологической схемы процессов добычи нефти на этой стадии. По приведенной электрической схеме замещения технологических процессов согласно законам теоретической электротехники построены модели процессов заряда аккумуляторной батареи, заряда и разряда конденсатора. Приведена таблица соответствия параметров технологических и электрических схем, на основе которой предложены упрощенные модели процессов закачки очищенной пластовой воды в нагнетательные скважины посредством БКНС, заполнения добывающей скважины под давлением нагнетательной скважины, подъема жидкости из добывающих скважин посредством насосов откачки, и условия, при которых достигаются различные режимы работы процессов механизированного способа добычи нефти.

The authors investigate the problems of the development of the oil and gas complex at the last stage of operation, when oil is extracted by lifting. The main methods of lifting employed in the Russian Federation and the USA are described. A particular focus is placed on large water cuts at this stage of oil production. Literature on the issue under investigation is reviewed and the problem is set to analyze and construct models of oil production processes at the stage of well operation by lifting methods using network analysis (electrical circuits) in order to rationally manage all processes comprehensively. A typical flow chart of the oil production process by lifting methods is described. Technological processes of oil production are compared to processes in electric circuits. Thus the process of pumping purified formation water into injection wells by means of block cluster pumping units is similar to the process of recharging a battery using an electric power generator. The process of filling a production well with gas-liquid mixture displaced from the formation under pressure of injection wells is similar to the process of charging a capacitor from a battery, the process of lifting liquid from production wells using production pumps — to the process of discharging a capacitor on an active load. The simplified electrical diagram of a typical flow chart of oil production processes at this stage is given. Based on the given equivalent electrical circuit of technological processes, according to the laws of theoretical electrical engineering, models of the battery charging, capacitor charging and discharging processes are built. The table of correspondence of the parameters of technological and electrical circuits is presented on the basis of which the authors propose simplified models of the processes of pumping purified formation water into injection wells using unit cluster pumping stations, of filling a production well under pressure of the injection well, lifting liquid from production wells by means of suction pumps and conditions under which various operating modes of lifting processes are achieved.

добыча нефтипроцессэлектрические цепидавлениенапряжениерасходтокскважинамодельoil productionprocesselectrical circuitspressurevoltageconsumptioncurrentwellmodelReferencesЭнергетическая стратегия России на период до 2030 года. URL: http://minenergo.gov.ru/activity/energostrategy.The energy strategy of Russia for the period until 2030, available at: http://minenergo.gov.ru/activity/energostrategy.Ибатуллин Р. Р., Ибрагимов Н. Г., Тахаутдинов Ш. Ф., Хисамов Р. С. Увеличение нефтеотдачи на поздней стадии разработки месторождений. М.: Недра, 2004. 292 с.Ibatullin R. R., Ibragimov N. G., Takhautdinov Sh. F., Khisamov R. S. Oil recovery at a late stage of field development, Moscow, Nedra, 2004, 292 p. (in Russian).Anand A., Ismali A. De-Risking Polymer Flooding of High Viscosity Oil Clastic Reservoirs — A Polymer Trial in Oman. Paper SPE 181582 presented at the SPE Annual Technical Conference and Exhibition held in Dubai, UAE, 26-28 September 2016.Anand A., Ismali A. De-Risking Polymer Flooding of High Viscosity Oil Clastic Reservoirs — A Polymer Trial in Oman, Paper SPE 181582 presented at the SPE Annual Technical Conference and Exhibition held in Dubai, UAE, 26—28 September 2016.Al-Kalbani H., Mandhari M. S., Al-Hadrami H., et al. Treating Back Produced Polymer to Enable Use of Conventional Water Treatment Technologies. Paper SPE 169719 presented at the SPE EOR Conference at Oil and Gas West Asia held in Muscat, Oman, 31 March — 2 April 2014.Al Kalbani H., Mandhari M. S., Al-Hadrami H. et al. Treating Back Produced Polymer to Enable Use of Conventional Water Treatment Technologies, Paper SPE 169719 presented at the SPE EOR Conference at Oil and Gas West Asia held in Muscat, Oman, 31 March — 2 April 2014.Крянев Д. Ю., Жданов С. А. Применение методов увеличения нефтеотдачи пластов в России и за рубежом // Бурение и нефть. 2011. № 2. C. 22—26.Kryanev D. Y., Zhdanov S. A. Application of enhanced oil recovery methods in Russia and abroad, Burenie i Neft, 2011, no. 2, pp. 22—26 (in Russian).Jouenne S., Klimenko A., Levitt D. Polymer Flooding: Establishing Specifications for Dissolved Oxygen and Iron in Injection Water. Paper SPE179614 presented at the SPE Improved Oil Recovery Conference held in Tulsa, Oklahoma, USA, 11—13 April 2016.Jouenne S., Klimenko A., Levitt D. Polymer Flooding: Establishing Specifications for Dissolved Oxygen and Iron in Injection Water, Paper SPE179614 presented at the SPE Improved Oil Recovery Conference held in Tulsa, Oklahoma, USA, 11—13 April 2016.Маркетинговое исследование рынка установок штанговых глубинных насосов. (2010) Аналитический отчет. Research.Techart.: [электронный ресурс]. URL: http://www.techart.ru/files/research/walking-beam-pumping-unit.pdf.Market research of sucker rod pumps. (2010) Analytical report. Research. Techart. available at: http://www.techart.ru/files/research/walking-beam-pumping-unit.pdf (in Russian).Neely A. B., Tolbert H. E. Experience with Pump-Off Control in the Permian Basin,"SPE Paper No. 14345, SPE Technical Conference and Journal of Petroleum Technology, May, 1988. P. 645—648.Neely A. B., Tolbert, H. E. (1988) Experience with Pump-Off Control in the Permian Basin, SPE Paper No. 14345, SPE Technical Conference and Journal of Petroleum Technology, May, pp. 645—648.Neely A. B., Gibbs S. G. Computer Diagnosis of Downhole Conditionis in Soker Rod Pumping Wells // Journal of Petroleum Technology, January 1966, P. 91.Neely A. B., Gibbs S. G. Computer Diagnosis of Downhole Conditionis in Soker Rod Pumping Wells, Journal of Petroleum Technology, January 1966, pp. 91.Хакимьянов М. И. Автоматизация управления системами электроснабжения: Электронное учебное пособие. Уфа: Изд-во УГНТУ, 2011. 91 с.Khakimyanov M. I. Automation of management of power supply systems: an electronic textbook, Ufa, Publishing House of Ural State Technical University, 2011, 91 p. (in Russian).Грайфер В. И., Галустянц В. А., Виницкий М. М. Методология и практика управления инновационной деятельностью (на примере нефтедобывающей промышленности): Монография. М.: ГУЛ Изд-во "Нефть и газ" РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина, 2002. 350 с.Grayfer V. I., Galustyants V. A., Vinitskiy M. M. The methodology and practice of innovation management (case study of the oil industry), Moscow, GUL Neft i Gaz Publishing House of the Russian State University of Oil and Gas named after I. M. Gubkin, 2002, 350 p. (in Russian).Karmakar G. P., Chandrima Chacraborty. Improved oil recovery using polymer gelants: a review // Indian Journal of Chemical Technology. 2006. № 13. P. 162—167.Karmakar G. P., Chandrima Chacraborty. Improved oil recovery using polymer gelants: a review, Indian Journal of Chemical Technology, 2006, no. 13, pp. 162—167.Коршак А. А., Шаммазов A. M. Основы нефтегазового дела. Уфа: ООО "Дизайн Полиграф Сервис", 2001.Korshak A. A., Shammazov A. M. Basics of oil and gas business. Textbook for high schools, Ufa, Dizayn Poligraf Servis LLC, 2001 (in Russian).Горбатиков В. А., Пальянов А. П. Модернизация систем ППД // Нефтяное хозяйство. 2000. № 10. С. 82—83.Gorbatikov V. A., Palyanov A. P. Modernization of FPM systems, Neftyanoye khozyaystvo. Moscow, 2000, no. 10, pp. 82—83 (in Russian).Carlos A. Roscha, C. Stanley McCool, Stephen J. Randtke, Lanny G. Schoeling, M. Sophocleous. The use of gelled polymer technology for the containment groundwater. URL: http://info.ngwa.org/gwol/pdf/890149595.PDF.Carlos A. Roscha, C. Stanley McCool, Stephen J. Randtke, Lanny G. Schoeling, M. Sophocleous. The use of gelled polymer technology for the containment groundwater, available at: http://info.ngwa.org/gwol/pdf/890149595.PDF.Ильясов Б. Г., Шаньгин Е. С., Тагирова К. Ф., Танеев А. Р. Система автоматического управления добычей нефти из малодебитных скважин // Нефтепромысловое дело. 2004. № 8. С. 28—32.Ilyasov B. G., Shangin E. S., Tagirova K. F., Taneyev A. R. System for automatic control of oil production from marginal wells, Neftepromyslovoye delo, 2004, no 8, pp. 28—32 (in Russian).Демахин С. А., Демахин А. Г. Селективные методы изоляции водопритока в нефтяные скважины. Саратов: Изд-во Гос.УНЦ "Колледж", 2003. 164 с.Demakhin S. A., Demakhin A. G. Selective methods for isolating water inflow into oil wells, Saratov, College Publishing House of the State Ural Science Center, 2003, 164 p. (in Russian).Alvarado V., Manrique E. Enhanced oil recovery: an update review // Energies. 2010. № 3. P. 1529—1575.Alvarado V., Manrique E. Enhanced oil recovery: an update review, Energies, 2010, no. 3, pp. 1529—1575.Gurgel A., Moura M. C.P. A., Dantas T. N.C., Barros Neto E. L., Dantas Neto A. A. Review on chemical flooding methods applied in enhanced oil recovery // Brazilian Journal of Petroleum and Gas. 2008. № 2. P. 83—95.Gurgel A., Moura M. C.P. A., Dantas T. N.C., Barros Neto E. L., Dantas Neto A. A. Review on chemical flooding methods applied in enhanced oil recovery, Brazilian Journal of Petroleum and Gas, 2008, no. 2, pp. 83—95.Thomas S., Farouq Ali S. M. Status and Assessment of Chemical Oil Recovery Methods // Energy Sources. 1999. № 21. P. 177—189.Thomas S., Farouq Ali S. M. Status and Assessment of Chemical Oil Recovery Methods, Energy Sources, 1999, no. 21, pp. 177—189.Сладовская О. Ю., Куряшов Д. А., Лахова А. И., Мингазов Р. Р., Исмагилов И. Ф., Вагапов Б. Р. Применение коллоидных систем для увеличения нефтеотдачи пластов // Вестник Казанского технологического университета. 2010. № 10. С. 585—591.The use of colloidal systems to increase oil recovery / O. Yu. Sladovskaya, D. A. Kuryashov, A. I. Lakhova, R. R. Mingazov, I. F. Ismagilov, B. R. Vagapov, Bulletin of Kazan Technological University, 2010, no. 10, pp. 585—591 (in Russian).Altunina L. K., Kuvshinov V. A. Stasyeva L. A. Progress in Mining and Oilfield Chemistry. Vol. 2. Acad. Kiado, Budapest, 2000. P. 117.Altunina L. Kuvshinov V. A., Stasyeva L. A. Progress in Mining and Oilfield Chemistry, 2000, vol. 2, Acad. Kiado, Budapest, р. 117.Белов В. Г., Иванов В. А., Мусаев Х. Ц., Соловьев В. Я. Определение оптимальных эксплуатационных параметров системы нефтяной пласт-скважина-насос // Нефтяное хозяйство. 2004. № 7. С. 100—102.Belov V. G., Ivanov V. A., Musayev Kh. T., Soloviev V. Y. Determining the optimal operational parameters of the oil reservoir-well-pump system, Neftyanoye Khozyaystvo, 2004, no. 7, pp. 100—102 (in Russian).Андреев В. В., Уразаков К. Р., Далимов В. У. и др. Справочник по добыче нефти / Под ред. К. Р. Уразакова. М.: ООО "Недра-Бизнесцентр", 2000. 374 с.Andreev V. V., Urazakov K. R., Dalimov V. U. et al. Handbook of oil production, Moscow, Nedra-Biznestsentr LLC, 2000, 374 p. (in Russian).Рзаев Ас. Г. Управление нефтедобычи в поздней стадии эксплуатации месторождения. // 19 Международная научно-практическая конференция: "Научное обозрение физико-математических и технических наук в XXI веке". Россия, Москва. 2015. С. 35—39.Rzayev As. G. Oil production management in the late stage of field development, 19th International Scientific and Practical Conference: Scientific Review of Physical, Mathematical and Technical Sciences in the XXI Century Russia, Moscow, 24—25 July 2015, pp. 35—39 (in Russian).Нейман Л. Р., Демирчиян К. С. Теоретические основы электротехники: В 2-х т. Т. 1. Л.: Энергоиздат. Ленинградское издание,1981. 536 с.Neiman L. R., Demirchiyan K. S. Theoretical foundations of electrical engineering: in 2 volumes. Vol. 1, Leningrad, Energoizdat, Leningrad edition, 1981, 536 p. (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.