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 С помощью ускорителей ученые имитируют процессы, происходившие в первые мгновения жизни Вселенной. Так пытаются решить загадки наблюдаемой реальности: почему материи больше, чем антиматерии, состоят ли кварки из других частиц, как сохраняется барионное число. В этот раз анализ столкновений на коллайдере RHIC предоставил сильное свидетельство того, что барионное число переносится не кварками, а глюонной перемычкой внутри протонов.
Восьмилетнее исследование привело к выводу, противоречащему популярным стереотипам о вреде цифровых гаджетов для подрастающего поколения. Большое количество времени, проведенного перед экранами смартфонов, компьютеров или телевизоров в детстве, оказалось напрямую связано с более высокими когнитивными способностями в подростковом возрасте.
Археологи изучили одну из погребальных камер древнеегипетской гробницы и проследили, как менялась организация захоронений от XXV династии до птолемеевского периода. Исследователи пришли к выводу, что кажущийся беспорядок в гробнице на самом деле подчинялся определенной логике.
В черепах участников битв эпохи Средневековья часто находят отверстия квадратной формы, о происхождении которых спорят специалисты. Авторы нового исследования пришли к выводу, что такое повреждение — следствие смертельного удара по голове палицей.
Анализ почти 69 тысяч видов насекомых помог опровергнуть главенствующую теорию эволюции, которая полвека объясняла устройство колоний пчел, муравьев и ос. Исследователи выяснили, что общепринятый генетический фактор сам по себе не приводит к разделению труда, а настоящий секрет их коллективного выживания кроется в совсем других биологических чертах.
У любителей кофе выявили расхождение в уровнях тестостерона: одна форма этого гормона повышалась вместе с количеством выпитого, а другая, напротив, снижалась. Результат оказался особенно интересным на фоне изменений других показателей, связанных с обменом веществ и здоровьем сердца.
Долгое время считалось, что до прихода европейцев тропические леса Амазонии были заселены сравнительно плохо. Однако выяснилось, что плотная растительность скрывает большинство следов древних обществ. С помощью воздушного лазерного сканирования ученые обнаружили сотни неизвестных земляных сооружений и предположили, что около двух тысяч лет назад население юго-западной части Амазонии могло достигать трех миллионов человек.
Американская компания Firebird официально запустила в городе Раздан крупный центр обработки данных и фабрику искусственного интеллекта. На сегодняшний день это самый масштабный технологический хаб подобного уровня в СНГ, а после завершения всех этапов строительства он войдет в пятерку самых мощных вычислительных кластеров в мире.
Очереди на заправках стали привычным явлением в России, а на фоне информационного вакуума от властей о конкретных показателях производства бензина в июне население вынуждено ориентироваться на слухи. Все это выглядит довольно странно, но есть нюанс: скорее всего, кризис уже начинает выдыхаться. Как именно мы это выяснили?
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