Автоматизация технологического процесса вывода нефтяной скважины на стационарный режим работы после капитального ремонта

• Автор: Стариков, Владимир Александрович
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 156 с. : ил.

Введение.
1. Анализ математической модели нефтяной скважины, оснащенной погружным электроцентробежным насосом

1.1. Математическая модель асинхронного электродвигателя

при частотном управлении.

1.2. Математическая модель центробежного насоса.

1.3. Математическая модель нефтяного пласта и скважины

1.4. Обобщенная математическая модель нефтяной скважины, оснащенной погружным электроцентробежным насосом.
1.5. Компьютерное моделирование скважины, оснащенной погружным электроцентробежным насосом, как объекта управления.

1.6. Выводы по первой главе.

2. Синтез системы управления погружным электроцентробежным насосом, обеспечивающей автоматический вывод скважины на стационарный режим работы.

2 Анализ способа вывода скважины на стационарный режим

работы после капитального ремонта.
2.2. Идентификация желаемого временного графика изменения динамического уровня жидкости в скважине.
2.3. Синтез регуляторов системы управления погружным электроцентробежным насосом методом обратных
задач динамики
2.4. Определение текущего значения коэффициента продуктивности нефтяного пласта в процессе длительной эксплуатации скважины
2.5. Особенности применения разработанной системы управления погружным электроцентробежным насосом при первом
освоении скважины.
2.6. Выводы по шорой главе
3. Анализ влияния основных нелинейностей и квантования по времени на работу системы управления погружным электроцентробежным насосом.
3.1. Влияние основных нелинейностей на работу системы
управления погружным электроцентробежным насосом
3.2. Параметрический синтез регулятора динамического уровня
с учетом нелинейного характера системы управления
3.3. Дискретная математическая модель цифровой системы
управления погружным электроцентробежным насосом.
3.4. Устойчивость и динамические свойства цифровой системы управления погружным электроцентробежным насосом.
3.5. Выводы по третьей главе.
4. Экспериментальные исследования системы управления электроцентробежным насосом
4.1. Экспериментальная установка для исследования характеристик системы управления электроцентробежным насосом.
4.2. Компьютерное моделирование процессов, протекающих
в экспериментальной системе управления электроцентробежным насосом
4.3. Методика проведения экспериментов.
4.4. Результаты экспериментальных исследований разработанной системы управления электроцентробежным насосом.
4.5. Выводы по четвертой главе.
Заключение.
Библиографический список.
Приложения.
ВВЕДЕНИЕ


Применение в известных системах управления погружными насосами наряду с частотными преобразователями программируемых контроллеров снижает надежность работы системы как на этапе вывода скважины на стационарный режим работы, так и в процессе длительной эксплуатации. Поэтому минимизация оборудования и, как следствие, повышение надежности систем управления погружными электроцентробежными насосами является актуальной задачей. Цель работы. Целью настоящей работы является повышение технологической точности и надежности процесса вывода нефтяной скважины на стационарный режим работы после капитального ремонта. Проанализирована математическая модель объекта управления, представляющего собой совокупность нефтяного пласта, центробежного насоса, асинхронного двигателя и скважины, и найдены его структурные схемы и передаточные функции. Выполнена идентификация желаемого графика изменения динамического уровня жидкости в скважине и его аппроксимация выходным сигналом некоторого динамического звена. Произведен структурный и параметрический синтез системы управления погружным электроцентробежным насосом, обеспечивающей автоматический вывод скважины на стационарный режим работы после капитального ремонта и повышение технологической точности и надежности этого процесса. Разработана дискретная математическая модель цифровой системы управления погружным электроцентробежным насосом, учитывающая период опроса датчика динамического уровня. Создана экспериментальная установка по исследованию статических и динамических характеристик разработанной системы управления электроцентробежным насосом. Разработана методика проведения экспериментов. Проведены испытания системы управления, обеспечивающей повышение технологической точности и надежности процесса автоматического выводы скважины на стационарный режим работы. Методы решения. При теоретическом анализе в работе использовались методы теории линейных и нелинейных систем автоматического управления, методы обратных задач динамики, теории импульсных систем, теории электропривода, а также методы математического моделирования на ПЭВМ. Теоретические исследования подтверждены вычислительными экспериментами, а также результатами исследований на экспериментальной установке. Научная новизна. Разработана уточненная математическая модель нефтяной скважины, оснащенной установкой электроцентробежного насоса, отличительной особенностью которой является то, что она может быть распространена и на другие типы насосов. Найдены передаточные функции обобщенного объекта управления, представляющего собой совокупность нефтяного пласта, насоса, асинхронного двигателя и скважины. Предложено аппроксимировать желаемый график изменения динамического уровня жидкости в скважине выходным сигналом динамического звена, параметры которого определяются в соответствии с разработанной методикой. Произведен параметрический синтез одноконтурной системы управления погружным электроцентробежным насосом, обеспечивающей требуемый характер изменения динамического уровня жидкости в скважине. Синтезирована адаптивная система управления погружным элсктроцснтробежным насосом, инвариантная к изменению коэффициента продуктивности пласта жидкости. Сформулированы требования к периоду опроса датчика динамического уровня жидкости для цифровой системы управления погружным электроцентробежным насосом. Практическая ценность результатов работы. Реализация результатов работы. Основные результаты работы нашли применение при расчете систем управления погружными электроцентробежными насосами, что подтверждается актами внедрения. Апробация работы Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на й Всероссийской научнотехнической конференции по итогам НИР университета в СамГАСУ Самара, , на международном научнопрактическом семинаре Проблемы интенсификации добычи нефти и капитального ремонта скважин, проведенном в СамГТУ Самара, . Публикации по теме работы опубликованы 7 печатных работ, в том числе 3 статьи из Перечня, рекомендованного ВАК РФ, и 2 патента на изобретение.