Методическое и экспериментальное обеспечение определения технического состояния установок электроцентробежных насосов в процессе эксплуатации

• Автор: Шубин, Станислав Сергеевич
• Шифр специальности: 05.02.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 168 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 ОБЗОР ИССЛЕДОВАНИЙ ПО КОНТРОЛЮ СОСТОЯНИЯ ГЛУБИННО-НАСОСНОГО ОБОРУДОВАНИЯ, СПОСОБОВ ПОЛУЧЕНИЯ И ОБРАБОТКИ ПАРАМЕТРОВ ЭКСПЛУАТАЦИИ, МЕТОДАМ ОЦЕНКИ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ УСТАНОВОК ЭЛЕКТРОЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАСОСОВ
1.1 Реализация процесса контроля технического состояния и обслуживания электропогружных насосных установок на предприятиях Российской Федерации

1.2 Оценка факторов, влияющих на работоспособность УЭЦН

1.3 Современные методы технического диагностирования установок электроцентробежных насосов
1.4 Вывод
2 РАЗРАБОТКА УСТРОЙСТВА ДЛЯ ОЦЕНКИ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ УСТАНОВОК ЭЛЕКТРОЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАСОСОВ
2.1 Техническое обеспечение устройства для оценки технического состояния установок электроцентробежных насосов в процессе эксплуатации

2.2 Формирование квантованного сигнала

2.3 Представление и подготовка входных данных
2.4 Энтропийный анализ процесса при определении технического состояния установки электроцентробежного насоса
2.5 Применение рекуррентного анализа к исследованию временных рядов при определении технического состояния установки электроцентробежного насоса

2.6 Математический аппарат искусственной нейронной сети и его особенности
2.7 Выбор архитектуры нейронной сети
2.8 Определение технического состояния ПЭД
2.9 Методика работы с устройством по оценке технического состояния УЭЦН
2.10 Вывод по главе
3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ И ПРОМЫСЛОВЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
ИСПОЛЬЗОВАНИЯ УСТРОЙСТВА ДЛЯ ОЦЕНКИ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ УЭЦН
3.1 Экспериментальное обеспечение диагностирования технического состояния УЭЦН
3.2 Определение фазовых переходов технического состояния погружного электродвигателя при рекуррентном анализе временных рядов токов статорной обмотки
3.3 Формирование алгоритма определения технического состояния УЭЦН и определение сочетания критериев диагностирования технического состояния
3.4 Выводы по главе
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Приложения А
Приложение Б
Приложение В

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы
Традиционно в экономике Российской Федерации стратегически важную роль играет нефтегазодобывающая отрасль, что в свою очередь в последние двадцать лет вызвало интенсифицированное освоение месторождений Тимано-Печорской и Западно-Сибирской нефтегазоносных провинций. Превалирующее место среди мехатронных объектов, задействованных при извлечении продукции скважин в данных регионах, занимают установки электроцентробежных насосов (УЭЦН), что связано с их высокими техникоэкономическими показателями эксплуатации.
Ввиду широкого распространения УЭЦН наиболее актуальной задачей является обеспечение эффективного контроля за действующим фондом скважин. Качество и оперативность принимаемого решения о техническом состоянии УЭЦН в процессе эксплуатации в значительной степени зависит от квалификации специалистов, занятых в производственном процессе обеспечения нефтедобычи - операторов цехов, инженерно-технических работников. Большие объёмы анализируемой информации о режимах эксплуатации УЭЦН инженерно-техническими работниками повышают вероятность ошибки определения его технического состояния, и, как следствие, принятия некорректного решения о необходимости воздействия на режим эксплуатации. Таким образом, задача разработки системы определения технического состояния УЭЦН для добычи нефти и газа является актуальной.
Как существующие, так и вновь разрабатываемые методы диагностирования предназначены для контроля единичных деталей, узлов и их параметров, характеризующих работоспособность объекта в целом и сводятся к анализу временных рядов, являющихся временными развертками параметров эксплуатации. Применяемые традиционно линейные методы исследования временных рядов были в последние десятилетия существенно расширены нелинейными методами, в основе которых лежат работы по теории

надежности УЭЦН по результатам промысловой эксплуатации этого вида оборудования на месторождениях Западной Сибири.
В результате анализа предложенной методики, можно говорить о том, что для реализации и внедрения подобного подхода в промысловую практику требуется проведение значительной работы по сбору и обработке исторических данных по эксплуатации УЭЦН, что затруднительно без средств автоматизации обработки данных в виде систем распознавания сигнала по прецедентам, либо аналогичным. Также данная методика не применима к решению задачи оперативного диагностирования установок электроцентробежных насосов, т.к. в предложенном алгоритме не реализованы методики установления функциональных зависимостей между параметрами эксплуатации и состояниями установки.
Помимо вероятностно-статистических методов, широкое применение при проведении оценки технического состояния нашли методы регистрации параметров эксплуатации и анализа амплитудно-частотных характеристик сигнала.
В работе Китабова А.Н. [26, 27, 28, 29, 30, 31, 32] предлагается метод диагностирования погружного электрооборудования с использованием непрерывного вейвлет-преобразования сигнала вибрации, на основе которого строится скейлограмма-двумерное отображение исходного трехмерного графика. При анализе скейлограмм, соответствующих различным дефектам, было установлено, что каждый дефект обуславливает специфические особенности топологии скейлограмм. В качестве информативных параметров, позволяющих описать топологию скейлограмм, предложено использовать количество локальных максимумов, их координаты и значения вейвлет-преобразования в точках максимумов. Эти параметры позволяют выработать определенные правила идентификации дефектов и оценить степень их развития. Вместе с тем, автором было установлено, что введенные информативные параметры относятся к слабо структурированным величинам, поскольку зависимости между ними имеют как количественный, так и