В ПНИПУ создали систему управления для штанговых нефтяных насосов | Нефтегазовая промышленность
- Подробности
Учёные Пермского политехнического университета разработали систему управления для штанговых нефтяных насосов, которая обещает значительно повысить эффективность нефтедобычи.
Система представляет собой сложный программный комплекс, работающий в режиме реального времени и постоянно адаптирующийся к меняющимся условиям функционирования оборудования. Как сообщают разработчики, их система позволяет решить проблему неравномерной работы традиционных штанговых насосов, которые имеют постоянную скорость, что приводит к значительным динамическим перегрузкам в различных узлах механизма.
Представьте себе колонну штанг — длинных металлических стержней, передающих усилие от подземного насоса к двигателю на поверхности. Движение этой колонны далеко не всегда равномерно. Наоборот, оно характеризуется колебаниями и вибрациями, вызываемыми множеством факторов: изменениями вязкости добываемой жидкости, неровностями скважины и другими геологическими особенностями.
Эти вибрации приводят к ускоренному износу деталей насоса, увеличению потребления электроэнергии и, как следствие, к частым и дорогостоящим ремонтам. Система, разработанная пермскими политехниками, решает эту проблему за счёт интеллектуального регулирования скорости работы двигателя насоса. Она непрерывно анализирует множество параметров, таких как напряжение и ток двигателя, и на основе этих данных в режиме реального времени корректирует скорость вращения, минимизируя пиковые нагрузки и вибрации.
Ключевым элементом системы, как заявляют учёные ПНИПУ, является цифровой двойник — компьютерная модель штангового насоса, созданная на основе известных физических характеристик оборудования. Она позволяет виртуально моделировать работу насоса при различных условиях и прогнозировать поведение системы без проведения дорогостоящих и длительных физических экспериментов. Зная реальные значения напряжения и тока двигателя, система вводит эти данные в цифровой двойник и на основе анализа получаемой информации рассчитывает оптимальную точку подвеса колонны штанг, что позволяет минимизировать вибрации и перегрузки.
Разработка ПО велась с использованием современных алгоритмов управления и обработки данных. В ПНИПУ написали специальный программный код, который не только обрабатывает данные с датчиков, но и оптимизирует работу двигателя. Испытания, проведённые на виртуальном двойнике, показали, что новая система управления способна снизить энергопотребление на 15-20%.
Доцент кафедры микропроцессорных средств автоматизации Евгений Солодкий подчёркивает, что система не требует установки дополнительного дорогостоящего измерительного оборудования. Она использует уже имеющиеся данные о работе двигателя.