Определение дефектов оборудования нефтяной скважины по динамограмме

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЕФЕКТОВ ОБОРУДОВАНИЯ

НЕФТЯНОЙ СКВАЖИНЫ ПО ДИНАМОГРАММЕ

1 "2 Ильин А.П. , Широбоков П.Э.

1 Ильин Алксей Петрович - кандидат технических наук;

2

Широбоков Павел Эдиксонович - аспирант, машиностроительный факультет,

Ижевский государственный технический университет,

г Ижевск

Аннотация: выполнен анализ существующих методик обработки практических динамограмм с целью выбора наиболее предпочтительных для разработки мобильной автоматизированной системы диагностирования скважинного оборудования при помощи

динамометрирования.

Ключевые слова: динамограмма, автоматизированная система диагностирования.

Несмотря на постоянно растущее количество нефтяных скважин, оборудованных погружными ЭЦН, значительная часть фонда скважин оснащена и эксплуатируется штанговыми насосными установками. Условия эксплуатации глубинно-насосного оборудования требуют организации правильной ее эксплуатации и постоянного контроля.

В настоящее время широкое распространение контроля состояния глубинного насоса и скважинного оборудования получил метод динамометрирования. Поэтому определение дефектов глубинного оборудования при помощи динамограмм является актуальным. В данной статье ставится задача синтеза алгоритма определения дефектов скважины по динамограмме для реализации в контроллере системы управления насосной установки.

Динамографы в зависимости от места установки делятся на две группы:

1. Глубинные динамографы, устанавливаемые, как правило, в нижней части колонны штанг (над плунжером насоса). Они регистрируют нагрузки, действующие в течение насосного цикла на плунжер. Широкого применения в нефтепромысловой практике глубинные динамографы до настоящего времени не получили.

2. Поверхностные динамографы, устанавливаемые в месте соединения полированного штока с канатной подвеской станка качалки и получившие довольно широкое распространение [1 - 5]. В силу простоты эксплуатации и мобильности оборудования, динамографы данного типа широко используются для диагностирования отказов глубинного оборудования.

Методики диагностирования состояния ШГН по динамограмме разделяют на два класса [6,7]: распознавание образов практических динамограмм, основанное на сравнении с эталоном; и определение неисправности исходя из физических законов получения динамограммы ненормальной работы насоса.

1) матричное представление практической динамограммы;

2) вычисление рядов Фурье из практической динамограммы;

3) отклонение практической динамограммы от эталонной;

4) выделение релевантных точек на практической динамограмме

Из представленных методов лучший результат показал метод, основанный на отклонении динамограмм от эталонной.

В матричном представлении практической динамограммы основано на том, что практическая динамограмма переводится в матричную форму цифрового представления в бинарном коде с некоторым разрешением. Данная методика поддается программирования с целью разработки автоматизированной оценки рабочего состояния ШГН, но для высокой точности диагностирования необходимо увеличивать количество

бинарных разбиений, в результате чего увеличивается массив обрабатываемых данных, что накладывает определенные требования по производительности обработки информации на оборудование автоматизированной системы.

Методы отклонения практической динамограммы от эталонной основаны на сравнении показателей практической динамограммы (среднеарифметическая, среднеквадратичная, среднеарифметическая относительная и среднеквадратичная относительная ошибка нагрузки на шток) с имеющимися эталонными в базе данных автоматизированной системы. Например, метод прецедентов, оценивая практическую динамограмму с эталонной, сводит к тому или иному прецеденту имеющемуся в базе данных в автоматизированной системы. Точность диагностирования зависит от базы данных по каждой причине отказа. При этом не учитывается текущее состояние глубинного оборудования, параметры и характеристики скважины.

К методу выделения релевантных точек на практической динамограмме относят метод Белова - Гилаева, который основан на визуальном сравнении практической и идеальной теоретической динамограмм. Кроме этого, он учитывает физические законы получения динамограмм ненормальной работы насоса. Недостатком данного метода является то, что обработку динамограмм приходится оценивать визуально. Вследствие этого не представляется возможность точной оценки отказа ШГН.

Таким образом, из проведенного анализа методов диагностирования, основанных на сравнении практических динамограмм с эталонными наиболее точную оценку могут дать методы основанные на вычислении рядов Фурье по практическим динамограммам и элементы методики Белова -Гилаева, учитывающие физические законы получения динамограмм.

Для оперативной оценки состояния ШГН и прогнозирования отказов необходимо обеспечить ИТР на нефтяном месторождении мобильным оборудованием, позволяющем в режиме реального времени обработать

результаты динамометрирования. Следовательно, данное оборудование должно удовлетворять следующим требованиям: использовать минимальное количество оперативной и долговременной памяти вычислительного устройства, передавать результаты диагностирования в центральную инженерно-техническую службу по беспроводной связи. Данный автоматизированный комплекс позволит своевременно выявлять нарушения в работе глубинного оборудования, что позволит избежать дорогостоящего ремонта.

Для повышения достоверности результатов диагностирования необходимо использовать различные методики диагностирования в одной автоматизированной системе, например, вычисление рядов Фурье из практической динамограммы и выделение для нее релевантных точек.

В основе алгоритма работы приложения, использующего методы обработки результатов динамометрирования при помощи рядов Фурье, в качестве исследуемых параметров могут быть фаза, амплитуды и полупериоды колебаний.

Рассмотрены подходы разработки автоматизированной системы диагностики технического состояния ШГН, в основе которой предложено использовать методы вычисления рядов Фурье и релевантных точек практических динамограмм. Данная система обработки результатов динамометрирования позволит оперативно контролировать и своевременно выдавать информацию оператору, в центральную инженерно-техническую службу о технической неисправности в работе ШГН и установки в целом для предотвращения критических, аварийных ситуаций и дорогостоящих устранений их последствий. Автоматизированная система диагностики технического состояния ШГН позволит освободить дополнительное время для ИТР и освободить инженера-технолога от рутинной ежемесячной работы по анализу накопившихся динамограмм по всем скважинам месторождения.

Список литературы

1. Хафизов Ф.М., Сулейманов А.М., Трофимов А.Ю. Оценка возможности использования энергосберегающих устройств на электродвигателях ШГН // Трубопроводный транспорт- 2009: матер. V Междунар. учеб.-науч.-практ. конф. Уфа, 2009. С. 278-281.

2. Светлакова С.В., Сулейманов И.Н., Шарипова Г.А., Карнеев Д.В. К вопросу диагностики состояния скважинных штанговых насосных установок // Проблемы автоматизации технологических процессов добычи, транспорта и переработки нефти и газа: сб. тр. II Всеросс. науч.-практ. интернет-конф. / Отв. ред.: А.П. Веревкин, 2014. С. 93-99.

3. Шарипова Г.А., Сулейманов И.Н., Светлакова С.В. Моделирование устьевой динамограммы скважинной штанговой насосной установки // Матер. 65 -й науч.-техн. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых УГНТУ. Уфа, 2014. С. 237-239.

4. Аюпов Д.А., Майский Р.А. Пути оптимизации работы нефтяных скважин с высоким газовым фактором, оборудованных установками электроцентробежных насосов // Современные технологии в нефтегазовом деле - 2016: сб. тр. Междунар. науч. -техн. конф., посвященной 60-летию Октябрьского филиала УГНТУ, 2016. С. 196-199.

5. Аюпов Д.А., Майский Р.А. Энергосбережение при разработке нефтяных скважин, оборудованных установками электроцентробежных насосов // Повышение надежности и энергоэффективности электротехнических систем и комплексов: межвуз. сб. науч. тр. (с международным участием), 2016. С. 536-540.

6. Садов В.Б. Определение дефектов оборудования нефтяной скважины по динамограмме / В.Б. Садов // Вестник ЮжноУральского государственного университета. Серия: Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника, 2013. Т. 13. № 1. С. 61-71.

7. Шумихин А.Г. Автоматизация диагностики технического состояния штанговых глубинных насосов по динамограммам на основе методов прецедентов / А.Г. Шумихин, И.В. Александров, В.Г. Плехов // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Химическая технология и биотехнология, 2012. №14. С. 5-12.

УСЛОВНЫЕ ГРАФИЧЕСКИЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СХЕМ

1 "2 Лысенко А.Ф. , Харченко А.Ю.

1 Лысенко Алексей Федорович - студент; Харченко Александр Юрьевич - студент, кафедра прикладной информатики, инженерный факультет, Белгородский государственный аграрный университет им.

В.Я.Горина, г. Белгород

Аннотация: каждый инженер должен уметь читать и создавать схемы электроустановок, грамотно ими пользоваться, составлять графическую документацию. Объём знаний, требуемый для выполнения графической части проектов, значительный, поэтому в статье представляется материал, сконцентрированный на графических обозначениях электрических схем, необходимый для правильного чтения документации схем. Зная условные обозначения, совсем несложно разобраться в том, как работает та или иная установка.

Ключевые слова: электрические схемы, элемент схемы, стандарты, графические обозначения.

УДК 744