Relevance. In sucker rod pump installations, the cost of the prime mover’s power use has substantial effect on the overall operational cost. Reduction in power consumption can lead to reduction in operating cost. Hence, as the sucker rod pump is dominant in the oil industry, any means which reduces the energy consumption can produce considerable economic benefit and help to meet the energy efficiency targets and standards. Due to the losses in the prime mover, surface transmission, and sucker rod string the power required to lift oil to the surface is always less than the power input to the prime mover. Induction motors, which are widely used as prime movers in sucker rod pump installations, operate at significantly lower efficiency and at a load lower than their rated capacity. Therefore, the demand for efficiency improvement is readily seen. This demand can be achieved by controlling motor losses through AC-DC-AC converter. The main aim of the research is to develop control strategy that helps to operate the sucker rod pump drive at optimal efficiency. Objects: electrical drive, sucker rod pump, oil producing well. Method: integrated simulation model consisting of the models of AC-DC-AC converter, induction motor including iron loss, sucker rod pump; vector control; generation of optimal magnetizing current trajectory for one cycle of pump operation. Result. The energy consumption of sucker rod pump unit for operation at rated flux and the one based on optimal magnetizing current trajectory were compared using an integrated simulation model. The simulation results indicate that about 1,6 % of the required energy can be saved when the sucker rod pump is operated based on the calculated optimal magnetizing current trajectory.

Ссылка для цитирования: Зюзев А.М., Текле С.И. Динамические симуляторы в задачах диагностики штанговых глубинно-насосных установок // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. – 2022. – Т. 333. – № 1. – С.168-177. Актуальность. Эффективность работы штанговых глубинно-насосных установок во многом зависит от качества системы мониторинга и диагностики неисправностей агрегата. Когда штанговый насос эксплуатируется в критических рабочих состояниях, частота отказов оборудования увеличивается, а эффективность производства снижается. Кроме того, поскольку штанговый насос работает глубоко под землей, затраты на его ремонт и обслуживание весьма высокие, а добыча при этом прерывается на длительное время. Следовательно, улучшение системы мониторинга и диагностики работы штангового насоса является важной задачей. Информация о рабочем состоянии штангового насоса отражается в динамограмме усилий в подвеске колонны штанг и в диаграмме мгновенной мощности двигателя – ваттдиаграмме. Мониторинг штангового насоса с использованием кривой мощности двигателя более эффективен, чем динамометрирование, так как его можно использовать для оценки состояния как наземного, так и подземного оборудования. Кроме того, диаграмма мощности двигателя, в отличие от динамограммы, получается с помощью более простых и надежных средств измерений тока и напряжения. Таким образом, диаграмму мощности двигателя можно признать лучшим альтернативным методом для разработки оперативных систем мониторинга и диагностики для штанговых насосных установок. Основная цель: рассмотреть проблемы построения диагностических моделей с использованием диаграммы мощности двигателя штанговых глубинно-насосных установок. Объекты: электропривод, штанговая насосная установка, нефтедобывающая скважина. Методы: имитационное моделирование; метод извлечения признаков, который создает вектор признаков для уникального представления каждого рабочего состояния – метод опорных векторов. Результаты. Проанализированы 72 расчётных диаграммы мощности двигателя, представляющие шесть рабочих состояний, а именно: нормальное рабочее состояние; утечка всасывающего клапана; воздействие газа; недостаточная подача жидкости; низкая и высокая посадка плунжера. Показано, что вектор признаков, построенный на основе оценки мощности в момент переключения клапанов, уникально представляет каждое рабочее состояние. Также было замечено, что метод опорных векторов правильно классифицирует образцы в нормальном режиме работы штанговых глубинно-насосных установок, утечки во впускном клапане и заполнение насоса газом. Однако некоторые образцы с недостаточной подачей жидкости были ошибочно классифицированы как заполнение насоса газом или нормальные.