Разработка ПНИПУ позволит контролировать процесс добычи нефти без лишних устройств
Сегодня большая доля нефти добывается с помощью установок электроцентробежных насосов. Во всем мире для их стабильной работы и управления в реальном времени используют телеметрические системы, которые измеряют все параметры процессов добычи (давление, температуру, вибрации, работу оборудования). Это дорогостоящие комплексы и при повреждении хотя бы одного датчика измерения потребуются время на ремонт и большие финансовые затраты. Поэтому важно свести к минимуму использование измерительных приборов. Ученые Пермского Политеха разработали систему бездатчикового управления и наблюдения за параметрами работы насосов. До того в мире такая технология не применялась, она повышает надежность и энергоэффективность добычи нефтепродуктов.
Статья опубликована в журнале IEEE Sensors. Исследование выполнено при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования России. Добыча нефти погружными насосными установками — наиболее распространенная технология. С их помощью добывается порядка 80 процентов всей нефти в стране. Электроцентробежный насос — это ключевой элемент установки, который поднимает жидкость из скважины на поверхность.
Сейчас единственный способ контролировать все важные показатели во время добычи – использовать системы телеметрии. Это целый технологический комплекс, который удаленно измеряет и собирает информацию для предоставления специалисту. Но многочисленные измерительные приборы в подземной агрессивной среде легко вывести из строя. Для их ремонта нужно поднимать все оборудование на поверхность и спускать обратно, что очень затратно и требует остановки всего процесса добычи. Во время сервисных работ скважина не эксплуатируется, что влечет финансовые потери.
Ученые ПНИПУ предлагают уникальный способ управления работой насоса под землей с использованием лишь двух датчиков измерения – тока и напряжения. Для этого разработали две 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 большого количества различных элементов – 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. Он в свою очередь начинает перекачивать нефть из скважины.
Политехники построили на компьютере комплексную модель, которая включает в себя моделирование всего этого процесса. На ее основе разработали систему косвенного управления, используя сигма-точечный фильтр Калмана. Данный фильтр с помощью дифференциальных уравнений оценивает все интересующие параметры работы – токи, потокосцепление, сопротивление кабельной линии, нагрузочный момент и скорость вращения вала погружного электродвигателя.
«С датчиков тока и напряжения значения поступают на вход программы, которая отфильтровывает их, благодаря чему мы получаем более качественный сигнал. Так мы наблюдаем все необходимые нам параметры. Сигма-точечный фильтр Калмана интегрирован в систему управления, что позволяет нам бездатчиково управлять погружным электродвигателем. Сейчас мы полностью разработали программную часть системы управления, далее планируем проверять ее на реальных данных», – рассказывает инженер кафедры «Микропроцессорные средства автоматизации» Пермского Политеха Ростислав Юдин.
Целевой показатель для установки электроцентробежного насоса – это дебит нефти. Для его контроля политехники разработали систему наблюдения на основе модели машинного обучения. Она предсказывает текущий дебит по скорости вращения вала двигателя, нагрузочному моменту вала и плотности нефти. Система наблюдения в совокупности с косвенной оценкой параметров осуществляют бездатчиковое управление всей насосной установкой.
Разработка ученых ПНИПУ дает возможность контролировать добычу нефти без дополнительных устройств измерения параметров. Ранее в мире такой подход на практике не применялся. Он повышает надежность оборудования электроцентробежного насоса, снижает себестоимость нефти и повышает конкурентоспособность нефтедобывающих российских компаний на рынке мировых энергоресурсов.
Telegram 
Дзен 
VK Ученые впервые охарактеризовали «темное» электронное состояние в светочувствительном фрагменте зеленого флуоресцентного белка. Химически изменив этот фрагмент, авторы целенаправленно «выключили» его свечение: в возникшем темном состоянии молекула не излучает свет, а накапливает энергию ультрафиолета, чтобы затем безопасно от нее избавиться. Защитный механизм запускается за рекордно короткое время — благодаря сверхбыстрой перестройке электронов и ядер молекула избегает разрушения под внешним излучением. Открытие будет полезно для разработки нового поколения солнцезащитных материалов и покрытий с программируемой фотостабильностью.
Высота космической орбиты — это не просто удаление от поверхности Земли. Она позволяет выполнять полетные задания, недоступные для других орбит. Какими бывают высокие околоземные орбиты, что они дают спутникам и как обеспечивают им необычные условия для работы, рассказываем в нашем новом материале.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
Во всем мире во всех человеческих культурах около 90% людей пользуются преимущественно правой рукой. Такое поразительное единство практически всего человечества не имеет аналогов среди приматов и до сих пор остается эволюционной загадкой. Ученые проанализировали данные о более чем двух тысячах человекообразных обезьянах и выяснили, когда и почему праворукость стала популяционной тенденцией.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
Химические связи в материале, из которого сделана электроника, разрываются не из-за накопительного износа от протекания тока через них, а из-за электронов с конкретной энергией.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно