​Отечественные ученые совершили прорыв

Экономика Казахстана зависит от развития базовых отраслей, особенно от нефтегазовой промышленности республики. Как известно, для транспортировки отечественной нефти, отличающейся высокой вязкостью, требуются инновационные решения. Более 10 лет ученые КазНИТУ и АО «КазТрансОйл» работали над этой важнейшей проблемой и получили уникальные для всей нефтяной отрасли результаты. Исследователи впервые разработали общие критерии оптимизации энергосбережения насосных агрегатов и печей подогрева, а также эффективные алгоритмы нелинейного динамического программирования с использованием теории графов для определения оптимальных условий работы множество насосов и печи подогрева. Результаты данной разработки изложены авторами (Бейсембетов И.К. (руководитель), Бекибаев Т.Т., Жапбасбаев У.К., Кенжалиев Б.К., Махмотов Е., Саяхов Б.К.) в работе «Научно-техническое обеспечение энергосбережения транспортировки нефти и нефтесмесей по нефтепроводным маршрутам АО «КазТрансОйл».

Благодаря разработанной прорывной технологии в области нефтегазовой отрасли данная работа прошла на второй этап на соискание Государственной премии Республики Казахстан в области науки и техники имени аль-Фараби на 2019 год, что было объявлено в газете «Казахстанская правда» от 20 июня 2019 года № 116 (объявление о прошедших предварительный отбор работах с ссылками на сайт МОН РК и Комитета науки МОН РК для ознакомления со списком).

Энергосбережение транспортировки высокозастывающих и высоковязких нефтяных смесей Казахстана определяется работой насосных агрегатов и печи подогрева, так как 80% энергии затрачивается на насосы и печи подогрева. Этот вопрос и его решение ученые поставили во главу угла.

Математические модели включают системы уравнений движения и теплообмена и условия однозначности, разработаны алгоритмы и блок схемы, создано программное обеспечение (ПО) SmartTran, интегрированное с СКДУ (система контроля и диспетчерского управления) и АСКУЭ (автоматическая система коммерческого учета электроэнергии) АО «КазТрансОйл» (далее КТО). ПО SmartTran имеет базу данных насосов, печи подогрева, реологии свыше 100 нефти и нефтяных смесей, профили 24 технологических участков магистральных нефтепроводов с общей длиной 5377 км, 7 станций подогрева нефти, 35 нефтеперекачивающих станций. Экспериментальные методы основаны на данных СКДУ системы КТО, которая имеет датчики для замеров вдоль трубопровода: температуры – 2468, давления – 1649, уровня – 995, расхода – 239. На основе фактических (опытных) данных СКДУ проведены идентификации напорно-объемных характеристик и КПД насосов и печи подогрева с учетом ресурса их работы, гидравлических характеристик трубопровода (шероховатость, дефект), теплопроводности грунта по трассе нефтепровода, что позволило повысить точность проведения теплогидравлических расчетов ПО SmartTran. Интеграция ПО SmartTran с СКДУ и АСКУЭ позволила создать законченную цифровую технологию для управления транспортировки по нефтепроводным маршрутам КТО.

По данным систем СКДУ и АСКУЭ, программное обеспечение SmartTran проводит моделирование и оптимизацию стационарных режимов перекачки высоковязких и высокозастывающих нефтесмесей для безопасной эксплуатации магистральных трубопроводов (с учетом попутных подкачек и откачек, лупингов, дефектов трубы, регулятора давления и ввода разных присадок); циклической перекачки партий разных сортов высоковязких и высокозастывающих нефтесмесей на участке Узень - Атырау; нестационарной перекачки отдельной партии каражанбасской нефти в Битумный завод; расчетов энергосберегающих режимов работы магистральных насосов со сменными роторами и частотно-регулируемыми приводами для стационарного режима; расчетов для определения оптимальной температуры подогрева нефтесмесей и энергосберегающих режимов печей подогрева для стационарного режима; энергосберегающих режимов перекачки с учетом различных тарифов электроэнергии и топлива на всех участках магистральных нефтепроводов КТО.

ПО SmartTran позволяет: подобрать насосное оборудование на НПС со сменными роторами, частоту вращения роторов при использовании ЧРП для прогнозирования максимальной производительности нефтепровода при допустимых режимах работы насосного оборудования; проектировать новые участки, добавлять насосное оборудование и реологические свойства нефтесмесей в базу данных; идентифицировать фактические характеристики насосного оборудования по данным СКДУ, АСКУЭ системы.

Необходимо отметить, что в работе ученых представлены подтвержденные результаты инновационной деятельности по внедрению в АО «КазТрансОйл» цифровой технологии, обеспечившей решение приоритетных социально-экономических задач и рост конкурентоспособности Республики Казахстан на внутреннем и внешнем рынках.

Общее количество трудов - 79. 19 научных статей и доклады авторов включены в базу данных Web of Science, Scopus и РИНЦ, из них 16 - в журналах с положительным импакт-фактором.

Работа такого масштаба и его авторы, безусловно, достойны присуждения Государственной премии Республики Казахстан в области науки и техники имени аль-Фараби 2019 года.

Автор: Кандидат физико-математических наук, председатель Правления АО «Национальный центр космических исследований и технологий» Ч. Омаров.