Оптимизация подбора параметров обустройства скважины с ЭЦН в осложненных условиях эксплуатации

Приняв за начальные условия расчета электромагнитное излучение, создаваемое взрывомагнитным генератором частоты с временными характеристиками огибающей: время длительности импульса Ш = 100 нс, время длительности фронта импульса tф = 20 нс; коэффициентом затухания ЭМ волны в пространстве для нормальных условий КЗД = F/4пD, где F - коэффициент потерь = 1; углом азимутального отклонения источника МЭМИ 9 = л/4; сопротивлением нагрузки ЯН = 75 Ом; расстоянием до места подрыва боеприпаса 150 м, рассчитаем необходимый уровень напряженности электромагнитного поля, достаточный для вывода из строя современных навигационных РЛС.

На рис.1 представлены уровни напряженностей электрической составляющей ЭМ поля, создаваемого релятивистским магнетронным генератором (РМГ) на расстоянии 150м от судна, достаточные для функционального поражения входных СВЧ цепей навигационных РЛС.

Из рисунка видно, что для поражения большинства представленных навигационных РЛС на расстоянии 150м от судна, достаточен уровень создаваемого РМГ электромагнитного поля с напряженностью электрической составляющей - 10кВ/м.

Таким образом, с помощью данной методики оценена электромагнитная стойкость навигационных РЛС и предложены значения характеристик МЭМИ, приводящего к функциональному отказу или выходу из строя входных цепей РЭС.

Список литературы

1. Кучер Д.Б. Мощные электромагнитные излучения и сверхпроводящие защитные устройства/ Д.Б. Кучер - Севастополь: Ахтиар, 1997. - 188 с.

2. Кравченко В.И. Радиоэлектронные средства и мощные электромагнитные помехи/ В.И.Кравченко, Е.А.Болотов, Н.И.Летунова - Москва: Радио и связь, 1987. - 256 с.

3. Рикетс Л.У. Электромагнитный импульс и методы защиты/ Л.У.Рикетс, Дж.Э.Бриджес, Дж.Майлетта: Пер. с англ. / Под ред. Н. А. Ухина - Москва: Ато-миздат, 1979. - 328 с.

4. Кузнецов Д.В. Моделирование влияний некоторых электромагнитных помех на входные цепи судовых радиоэлектронных средств/ А.И.Харланов, Д.В.Кузнецов - Севастополь: Сборник научных трудов АВМС 2013 - Вып. 1(13), С 86-94.

5. Кузнецов Д.В. Моделирование влияния сверхвысокочастотных электромагнитных излучений на входные цепи судовых радиоэлектронных средств / А.И.Харланов, Д.В.Кузнецов // Сборник научных трудов АВМС 2013. - Севастополь: АВМС - Вып. 4(16) - С.78 - 82.

6. Крамарь В.А. Моделирование влияния микроволнового гармонического мощного электромагнитного излучения на сверхвысокочастотные тракты судовой радиоэлектронной аппаратуры / В.А.Кра-марь, А.И.Харланов, Д.В.Кузнецов // Сборник научных трудов ВУНЦ ВМФ ВМА. - Санкт-Петербург: ВУНЦ ВМФ ВМА - 2015.

ОПТИМИЗАЦИЯ ПОДБОРА ПАРАМЕТРОВ ОБУСТРОЙСТВА СКВАЖИНЫ С ЭЦН В ОСЛОЖНЕННЫХ УСЛОВИЯХ ЭКСПЛУАТАЦИИ

Субарев Дмитрий Николаевич

Канд.тех.наук, доцент кафедры кибернетических систем ТюмГНГУ, г.Тюмень

Лапик Наталья Владиславовна

Ст. преподаватель кафедры кибернетических систем ТюмГНГУ, г. Тюмень

АННОТАЦИЯ

Исследуется подбор параметров обустройства скважины, осложненной выносом механических примесей. Проводится вычислительный анализ подбора оптимальных параметров обустройства в условиях влияния деструкции притока, износа и засорения. ABSTRACT

Sub ject to investigation being the selection of parameters of arrangement of the well complicated by carrying out of mechanical impurities. The paper undertakes a comparative computational analysis of optimum selection of arrangement parameters in the conditions of influence of inflow destruction, wearing and sedimentation.

Ключевые слова: скважина, электрический центробежный насос, типоразмер, приток, механические примеси, режим, эксплуатационный ресурс, продуктивность, износ, осадконакопления.

Keywords: well, electric submersible pump, frame size, inflow, mechanical impurities, mode, operational resource, productivity, wearing, sedimentation.

Негативное влияние состава и свойств добываемой продукции является одной из распространенных причин отказов глубинно-насосного оборудования - до 80% от их общего числа [1]. Отказы, как правило, происходят вследствие образования отложений неорганических солей, ас-фальто-смолистых и парафиновых веществ, засорения механическими примесями рабочих органов насоса, в результате проведения геолого-технических мероприятий (ГТМ), а также вследствие недостаточного притока.

Применительно к установкам электроцентробежных насосов механические примеси служат главной при-

чиной поломок и образования дефектов конструкции. Согласно известным статистическим данным, собранным за последние годы для различных месторождений, процентная доля поломок электроцентробежных насосов от механических примесей намного превосходит влияние других факторов, главными из которых являются коррозия и со-леотложения.

Принято считать, что в зависимости от размера примесей, возможны разные негативные последствия в работе насосного оборудования:

- так, крупные механические частицы вызывают засорение рабочих органов насоса, и, как результат, увеличение нагрузки на вал двигателя, что приводит к увеличению потребляемой мощности. Рост мощности двигателя ведет к росту температурного фона силового блока насоса и, в конечном счете, повышению интенсивности расходования ресурса изоляции двигателя;

- в то время как мелкие механические частицы вызывают вибрацию и повышенный абразивный износ оборудования.

Помимо влияния мехпримесей на работу погружного оборудования имеет место и их воздействие на пласт. Так, в зависимости от состава скелета пласта, в процессе эксплуатации разрушение породы может приводить к забивке порового пространства призабойной зоны и, как следствие, снижению коэффициента продуктивности (деструкция притока). Недостаточный приток жидкости приводит к уменьшению расхода жидкости и повышенным температурным нагрузкам вследствие слабого охлаждения погружного электродвигателя (ПЭД) восходящим потоком.

Представленный анализ доказывает, что повышенный вынос мехпримесей может приводить к скоротечному отказу ЭЦН, увеличивая тем самым объемы упущенной выгоды. Данное обстоятельство заставляет продумывать стратегию обустройства скважины с учетом взвешенных пропорций между последствиями выноса, режимом отбора нефти и ресурсом погружного оборудования с оценкой принятых решений на основе целевого показателя [2].

Ввиду того, что основным критерием оптимального обустройства и управления скважины с ЭЦН является максимизация возможного дохода от продажи добытой нефти при минимальных затратах на обустройство и эксплуатацию скважинной системы (СС), в качестве целевого показателя рассмотрена экономическая эффективность.

К числу основных составляющих себестоимости добычи нефти относятся удельные объемы добычи, потребление электроэнергии, стоимость оборудования, повременные затраты, а также затраты на проведение технологических операций по ремонту и исследованию скважин. При этом применяемые в настоящее время способы повышения рентабельности нефтедобычи направлены, как правило, на улучшение одного из упомянутых факторов и часто в ущерб другому [3].

Задачу оптимизации обустройства и режима эксплуатации СС без регулировки подачи будем рассматривать как экстремальную, вида [4]:

(с[0, Л0, И^ = а^шах 3

по выбору параметров типоразмера И

(с0,

, (1) и глубины под-

вески

! N

с целевым показателем:

3 = Г (сн (1 - Д)д(г) - сэд(г) - ^ N(1)^ - стТ - сО - снИя

о ,

где выделена единственная составляющая дохода

3о = сн (1 -Р)\д(г )Л

от продажи добытой нефти о с дискон-

тированной ценой - сН, и следующими составляющими затрат: эксплуатационные затраты, отнесенные к объему

т

3э = сэ Г ?(0й

добытой жидкости о ; выделенная доля затрат

3я

I Лд

йг

; доля повремен-

на энергопотребление

3 = с Т

ных затрат предприятия т т ; стоимость владения

„ 30 = сО О0

погружной установкой 0 0 с ресурсом ^ ; металлоемкость конструкции и затраты на ремонт 3 = с И

и Н ^Н11 N

Вычислительный анализ будем проводить для случаев с разным характером влияния мех примесей, а именно:

случай 0 - влияние выноса мехпримесей отсутствует; случай 1 - доминирующее влияние выноса мехпримесей связано с изменением рабочих характеристик насоса; случай 2 - доминирующее влияние мехпримесей связано с деструкцией притока;

случай 3 - одновременное действие вышеназванных факторов.

Представленные на рисунке 1 графики поверхностей целевых функционалов для вышеоговоренных случаев доказывают унимодальность целевого показателя в области допустимых значений. Результаты расчета и траектории кривых симплекс-поиска свидетельствуют о сходимости поискового алгоритма.

- напор

Из результатов анализа вычислительного эксперимента следует, что полученные оптимальные решения являются индивидуальными для каждого из рассмотренных случаев, а выбор оптимальных параметров обустройства должен производиться с учетом комплексного влияния всех действующих факторов, начиная с вида и интенсивности проявления выноса мехпримесей и заканчивая экономическими характеристиками затратности предприятия.

Априорную оценку оптимального решения по выбору параметров обустройства, учитывающую все действующие факторы и ресурсы скважинной системы, без решения задачи по разработанной технологии осуществить невозможно. Игнорирование в процессах обустройства природы и модели воздействий деструктивных факторов повышает риски скоротечных отказов, увеличивая тем самым объемы упущенной выгоды.

Список использованных источников

1. Казаков, Д.П. Эксплуатация малодебитного фонда скважин в ОАО «Газпромнефть-Ноябрьскнефте-газ» / Д.П. Казаков // ПТНЖ "Инженерная практика". - 2010. - № 7. - С. 74-79.

2. Субарев, Д.Н. Факторная модель динамики освоения ресурса ЭЦН / И.Г. Соловьев, А.Г. Кожин, Д.Н. Субарев // НТЖ "Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности". - 2013. -№8. - С. 25-29

3. Антипин, М.Н. Результаты внедрения циклической эксплуатации УЭЦН в ОАО «Самотлорнефтегаз» / М.Н. Антипин // ПТНЖ "Инженерная практика". -

2011. - № 5. - С. 74-80.

4. Субарев, Д.Н. Оптимизация подбора типоразмера и режима работы погружного насоса / И.Г. Соловьев, Д.Н. Субарев // НТЖ "Вестник кибернетики". -

2012. - №11. - С. 3-8.

ОБЕСПЕЧЕНИЕ СОХРАННОСТИ ПЕРЕВОЗИМОГО ГРУЗА И БЕЗОПАСНОСТИ ДВИЖЕНИЯ ВАГОНОВ-ХОППЕРОВ С ОДНОСТОРОННЕЙ САМОРАЗГРУЗКОЙ

Леонова Светлана Александровна

Старший преподаватель кафедры «Управление эксплуатационной работой, станции и узлы», г. Самара

АННОТАЦИЯ

Предложены конструктивные изменения кузова вагона-хоппера с односторонней саморазгрузкой. Рассмотрен дополнительный механизм фиксации крышки разгрузочного люка, который обеспечит сохранность перевозимого груза, безопасность движения и снижение энергозатрат.

Ключевые слова: вагон-хоппер, конструкция, саморазгрузка, разгрузочный люк, механизм запора крышки люка, безопасность, надежность.

В настоящее время важным направлением развития промышленного железнодорожного транспорта является модернизация и переоборудование подвижного состава с целью обеспечения сохранности груза и минимальных затрат на его транспортирование, сокращения времени на погрузочно-выгрузочные операции, обеспечения надежности подвижного состава и безопасности движения.

Усиленное внимание к промышленному железнодорожному транспорту в большинстве стран мира, поиски путей уменьшения значительных транспортных расходов на внутрипромышленных перевозках и резкое увеличение объема научных и исследовательских работ в этой области привели к значительным изменениям в развитии и техническом оснащении промышленного транспорта [5, с.100].

В последние годы осуществляются интенсивные поиски новых наиболее приемлемых путей развития промышленного транспорта. Важным вопросом в области транспорта также является ресурсосбережение [1, с.1].

Известны современные специализированные вагоны-хопперы, используемые в промышленности для перевозки сыпучих. Модернизированный вагон-хоппер с односторонней саморазгрузкой обеспечивает полную выгрузку сыпучего груза по правую сторону железнодорожного пути относительно движения вагона благодаря конструктивным изменениям формы кузова и механизма саморазгрузки [2].

В условиях работы железнодорожного транспорта важным является обеспечение устойчивости и надежности подвижного состава, безопасности движения. Таким

требованиям соответствует предложенный несимметричный кузов вагона-хоппера, разработанный учеными ВНУ им. В. Даля [3, с. 69].

Полная загрузка сыпучего груза создает условия для одинаковой нагрузки от статических сил на колесные пары вагона-хоппера и способствует улучшению технических характеристик в процессе движения и саморазгрузки [4, с. 30].

Были проведены исследования процесса саморазгрузки вагона-хоппера и выявлены следующие недостатки:

• неплотное прилегание крышки разгрузочного люка к боковой стенке и раме вагона может привести к потерям груза во время движения и погрузочно-раз-грузочных работ;

• требуются значительные расходы энергии на удерживание крышки разгрузочного люка в закрытом положении.

Таким образом, целью данной работы является обеспечение сохранности перевозимого груза и безопасности движения за счет совершенствования конструкции вагона-хоппера.

Дополнительный механизм запора крышки разгрузочного люка позволит плотно удерживать крышку люка во время движения и загрузки. Совершенствование конструкции вагона с односторонней саморазгрузкой улучшит технические качества вагона-хоппера, обеспечит безопасность движения, сохранность груза и экономию энергии на удерживание крышки разгрузочного люка в закрытом положении.