Ученые Пермского политеха (ПНИПУ) разработали первую в мире систему бездатчикового управления и наблюдения за параметрами работы насосов, используемых при добыче нефти. Система повышает надежность и энергоэффективность добычи нефтепродуктов и является уникальной.
В настоящее время для стабильной работы электроцентробежных насосов в установках добычи нефти используются сложные телеметрические системы, измеряющие все параметры процессов. Это оборудование является дорогим и сложным в обслуживании, кроме того, при выходе из строя даже одного датчика требуется оперативный и дорогостоящий ремонт – подземная агрессивная среда разрушающе влияет на датчики, а для ремонта необходимо остановить процесс добычи и поднять все оборудование на поверхность. Во время сервисных работ скважина не эксплуатируется, что влечет финансовые потери.
Для того чтобы решить эту проблему, специалисты ПНИПУ предложили следующее: работа подземного электроцентробежного насоса контролируется только двумя датчиками, измеряющими ток и напряжение. Для этого ученые разработали системы для наблюдения за дебитом нефти и для косвенной оценки параметров на основе цифровой модели электроцентробежного насоса. Их объединение – это основа бездатчикового управления всем технологическим процессом.
Сама установка состоит из станции управления, трансформатора, кабельной линии, погружного электродвигателя и насосных труб. Напряжение от трансформатора по кабельной линии подается на обмотку двигателя, который раскручивается, активируя электроцентробежный насос, откачивающий нефть из скважины.
Как рассказал инженер кафедры «Микропроцессорные средства автоматизации» Пермского политеха Ростислав Юдин, с датчиков тока и напряжения значения поступают на вход программы, которая отфильтровывает их, создавая более качественный сигнал и позволяя наблюдать требуемые параметры. Сигма-точечный фильтр Калмана интегрирован в систему управления, что позволяет бездатчиково управлять погружным электродвигателем.
Целевой показатель для установки электроцентробежного насоса – это дебит нефти. Для его контроля изобретатели ПНИПУ разработали систему наблюдения на основе машинного обучения – она предсказывает текущий дебит по скорости вращения вала двигателя, нагрузочному моменту вала и плотности нефти. Анализируя параметры, система способна управлять всей насосной установкой без помощи дополнительных датчиков.
Сейчас ученые полностью разработали программную часть системы управления и планируют начать проверять ее на реальных данных.
Исследование было выполнено при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации.
Источник: «Научная Россия»
распечатать статью
