Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Автоматизированные системы управления и прогрессивные информационные технологии

Диссертационная работа:

Дунаев Игорь Владиславович. Диагностика и контроль состояния скважинной штанговой насосной установки на основе динамометрирования и нейросетевых технологий : диссертация ... кандидата технических наук : 05.13.06 / Дунаев Игорь Владиславович; [Место защиты: Уфим. гос. авиац.-техн. ун-т].- Уфа, 2007.- 158 с.: ил. РГБ ОД, 61 07-5/4891

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Введение 4

Список принятых сокращений 14

Глава 1. Анализ текущего состояния автоматизации контроля
технологического процесса добычи нефти 15

  1. Актуальность темы исследований 15

  2. Анализ состояния автоматизации нефтяных промыслов 20

  3. Анализ показателей эксплуатации нефтяной скважины 23

  4. Анализ способов диагностики состояния скважинной штанговой насосной установки 26

  5. Расширение функциональных возможностей метода динамометрирования скважинной штанговой насосной установки 45

  6. Цель и задачи исследований 53

Выводы по первой главе 54

Глава 2. Разработка системы диагностики скважинной штанговой насосной
установки 55

  1. Обобщенный алгоритм диагностики скважинной штанговой насосной установки 55

  2. Динамическая модель системы скважина - штанговая насосная установка 69

  3. Система управления скважинной штанговой насосной установкой. 77 Выводы по второй главе 81

Глава 3. Разработка алгоритма идентификации состояния насосного
оборудования скважины 83

  1. Математическая обработка диагностической информации 85

  2. Определение технического состояния насосного оборудования с применением нейронных сетей 96

3.3 Расчет показателей работы скважинной штанговой насосной

установки с использованием математической модели 107

Выводы по третьей главе ИЗ

Глава 4. Оценка эффективности идентификации состояния насосного
оборудования скважины 115

  1. Разработка программного комплекса идентификации состояния скважинной штанговой насосной установки 115

  2. Оценка достоверности определения технического состояния установки СШН 120

  3. Проверка адекватности динамической модели установки СШН 127

Выводы по четвертой главе 134

Основные выводы и результаты 136

Список литературы 138

Приложение А 147

Введение к работе:

Актуальность темы

Современное состояние нефтедобывающей отрасли топливно-энергетического комплекса России характеризуется тем, что большинство нефтедобывающих производств относятся к промыслам в поздней стадии эксплуатации, отличающейся увеличенной обводненностью продукции, снижением среднего дебита добывающих скважин и ростом затрат на каждую добытую тонну нефти.

На современном этапе добыча нефти характеризуется неустойчивыми и слабыми (около 2% в год) темпами роста. Остаточные запасы нефти извлекают в условиях низкого темпа разработки и высокой обводненности продукции. На данном этапе рост объемов добычи нефти сопровождается (и обеспечивается) значительным увеличением фонда скважин, при этом большинство скважин эксплуатируется механизированным способом.

Эксплуатационные скважины являются основными и самыми массовыми объектами технологического комплекса добычи нефти, а также основными потребителями капитальных вложений и эксплуатационных затрат.

Более половины фонда добывающих скважин нефтяных компаний находятся в диапазоне низких дебитов на грани рентабельности. Значительно вырос фонд бездействующих скважин, превысив четверть эксплуатационного фонда. Резко ухудшилось за последние годы техническое состояние используемого оборудования. Коэффициент обновлений фондов в нефтедобывающей промышленности за 1990-1997 снизился с 9 до 1.5%.

Не менее 80% всего действующего фонда скважин эксплуатируется скважинными штанговыми насосными установками, причем имеется тенденция к увеличению абсолютного и относительного их числа.

Условия эксплуатации глубиннонасосной установки характеризуются постепенным изменением производительности скважины и требуют организации правильного режима эксплуатации скважин - постоянным контролем за техническим состоянием насосного оборудования и за соответствием скорости отбора жидкости насосом притоку ее к забою и, в случае необходимости, изменением производительности насосного оборудования.

Для повышения эффективности систем разработки требуется снижение эксплуатационных и энергетических затрат на обслуживание и ремонт действующих скважин, сокращение непроизводительных простоев и предотвращение аварий подземного оборудования, обеспечение управляемости основных технологических установок, обеспечение экономичности всех процессов и оборудования.

Применение автоматизированных систем контроля состояния и управления режимом работы насосного оборудования позволит значительно повысить эффективность добычи нефти: с одной стороны, снизить заявленную мощность и износ оборудования, уменьшить количество простоев, а с другой

стороны повысить коэффициент извлечения нефти за счет регулируемой выработки запасов нефти, что значительно уменьшит себестоимость каждой добытой тонны нефти.

Цель работы

Разработать автоматическую систему идентификации состояния и режима работы скважинной штанговой насосной установки с применением ди-намометрирования и нейросетевых технологий для целей управления технологическим процессом добычи нефти. Оценить эффективность предложенной системы методом математического моделирования.

Задачи исследования

Для достижения поставленной цели требуется решить следующие задачи:

  1. Разработать алгоритм автоматической диагностики состояния скважинной штанговой насосной установки на основе данных динамометрирова-ния и нейросетевых технологий.

  2. Разработать динамическую математическую модель системы скважина-штанговая насосная установка.

  3. Разработать способ оценки текущего дебита нефтяной скважины с использованием математической модели системы скважина-штанговая насосная установка.

  4. Разработать структуру и алгоритм работы системы управления скважинной штанговой насосной установкой на основе диагностической информации с учетом текущего дебита скважины.

  5. Провести оценку практической ценности предложенной автоматической системы диагностики состояния и контроля режима работы скважинной штанговой насосной установки методом математического моделирования.

Методы решения

При решении поставленных в работе задач использовались методы системного анализа, теории управления и технической диагностики, нейросете-вые технологии, а также теория имитационного моделирования. Применялись следующие программные продукты: Matlab версия 6.5, Simulink версия 5.0, Микон-К «Эхолот-динамограф» версия 2.2, Borland C++ Builder версия 5.0.

На защиту выносятся

1. Алгоритм работы системы диагностики скважинной штанговой насосной установки с предварительным вейвлет-преобразованием первичных динамограмм и распознаванием неисправностей с применением нейронных сетей.

  1. Математическая модель системы скважина-штанговая насосная установка, учитывающая динамику движения штанг, труб и жидкости.

  2. Способ оценки текущего дебита скважины, основанный на использовании математической модели системы скважина-штанговая насосная установка.

  3. Структура и алгоритм функционирования автоматической системы управления скважиннои штанговой насосной установкой с учетом текущей производительности и технического состояния установки, а также текущего дебита скважины.

  4. Результаты экспериментальных исследований предложенных алгоритмов и математической модели, проведенных с применением разработанных программных модулей.

Научная новизна результатов

  1. Новизна алгоритма работы системы диагностики заключается в расширении функциональных возможностей метода динамометрирования за счет использования современных методов обработки нестационарных сигналов, применения неиросетевых технологий для распознавания состояния скважиннои штанговой насосной установки, что позволяет повысить достоверность и увеличить количество распознаваемых классов состояний.

  2. Новизна разработанной математической модели системы скважина-штанговая насосная установка заключается в том, что она позволяет оценивать технологические параметры работы установки, не поддающиеся прямому измерению, а также учитывать текущее техническое состояние установки для управления режимом ее работы.

  3. Новизна разработанного способа количественной оценки текущего дебита скважины заключается в использовании математической модели, предварительно адаптированной к характеристикам конкретной скважиннои штанговой насосной установки, что позволяет повысить точность оценки дебита скважины.

  4. Новизна предложенной структуры и алгоритма работы автоматической системы управления скважиннои штанговой насосной установкой заключается в возможности непрерывного согласования скорости откачки со скоростью притока жидкости к забою скважины за счет автоматической оценки значения текущего дебита скважины.

  5. Новизна использования предложенных алгоритмов и математической модели системы скважина-штанговая насосная установка заключается в реализации соответствующих программных модулей в составе системы управления скважиннои штанговой насосной установкой, что позволило обеспечить выполнение всех требуемых для управления функций сбора, обработки и использования текущей промысловой информации.

Практическая ценность полученных результатов

  1. Практическая ценность разработанного алгоритма диагностики скважинной штанговой насосной установки заключается в том, что определение технического состояния установки возможно в автоматическом режиме, что позволит использовать результат диагностирования при непрерывном управлении режимом работы установки.

  2. Использование динамической математической модели системы скважина-штанговая насосная установка в составе системы автоматического управления позволяет в реальном масштабе времени определять текущее значение производительности установки, соответствующей дебиту скважины как основному параметру управления.

  3. Разработаны программные модули моделирования режимов работы скважинной штанговой насосной установки, автоматической обработки ди-намограмм и диагностики технического состояния (программа для ЭВМ №2006611849 «Классификация динамограмм СШНУ», № 2007613994 «Диагностирование СШНУ по динамограмме»).

  4. Практическая ценность разработанной автоматической системы управления скважинной штанговой насосной установкой заключается в возможности проведения оперативного контроля и регулирования процесса извлечения нефти путем управления в реальном масштабе времени режимом работы установки, а также ускорении процесса изменения режима работы установки, не оснащенной автоматическими регуляторами, что позволит значительно повысить технико-экономическую эффективность добычи нефти.

  5. Результаты экспериментального исследования работы скважинной штанговой насосной установки на базе промысловых данных НГДУ «Лени-ногорскнефть» ОАО «Татнефть» подтвердили адекватность разработанной математической модели, а также эффективность предложенного алгоритма диагностики и управления установкой.

Апробация работы и публикации

Основные положения и результаты, полученные в работе, докладывались на следующих научно-технических конференциях:

Первой всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Мехатроника, автоматизация, управление» Владимир, 2004.

Шестой международной научно-технической конференции «Computer Science and Information Technologies». Уфа, 2004.

Второй всероссийской международной научно-технической конференции с международным участием «Мехатроника, автоматизация, управление». Уфа, 2005.

Зимняя школа аспирантов и ученых, Уфа, 2007.

Публикации

Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 9 работах, в том числе в виде 4 научных статей, из них 3 - в рецензируемых изданиях из списка ВАК, 3 - в виде тезисов докладов в сборниках материалов конференций и 2 свидетельства Роспатента об официальной регистрации программ для ЭВМ.

Структура работы

Диссертационная работа изложена на 147 страницах машинописного текста и включает в себя введение, четыре главы основного материала, заключение; рисунки на 26 страницах; библиографический список из 101 наименования на 9 страницах и приложение на 12 страницах.

Подобные работы
Швечков Виталий Александрович
Автоматизация диспетчерского управления в газотранспортной отрасли на основе технологий параллельных и распределенных вычислений
Крюк Михаил Александрович
Система обеспечения качества на основе нейросетевых технологий в условиях подготовки управленческих решений в интегрированных машиностроительных производствах
Лоцманова Елена Владимировна
Методическое обеспечение автоматизированного управления технологией обучения на основе решения мультидисциплинарных задач (На примере подготовки специалистов учётно-экономического профиля)
Мишарин Александр Сергеевич
Организация эффективного функционирования железнодорожного транспорта на основе современных информационных технологий
Гостеев, Виктор Геннадьевич
Исследование и разработка методов управления качеством продукции на основе новых информационных технологий
Францев Игорь Робертович
Методологические основы процессов управления техническим обеспечением судов на основе новых информационных технологий
Исбир Фади Алиевич
Автоматизация управления процессом добычи нефти на основе динамометрирования и нейросетевых технологий
Гаскаров Вагиз Диляурович
Методологические основы построения экспертных автоматизированных систем прогнозирования с применением параллельных технологий для судовых технических систем
Зуров Евгений Владимирович
Информационная технология принятия решений при управлении сложными объектами с оценкой технического состояния на основе экспертных систем
Репин Андрей Иванович
Диагностика информационной подсистемы АСУТП ТЭЦ с использованием технологий искусственного интеллекта

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net