Динамические Симуляторы В Задачах Диагностики Штанговых Глубинно-Насосных Установок

Abstract

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.