izmertechИзмерительная техникаIzmeritel`naya Tekhnika0368-10252949-5237ФГУП "ВНИИФТРИ"10.32446/0368-1025it.2023-10-49-55izmertech-2064Research ArticleИЗМЕРЕНИЯ В ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЯХMEASUREMENTS IN INFORMATION TECHNOLOGIESИнтеллектуальный межтраверсный месдозный динамограф штанговых глубинно-насосных установокIntelligent intertraverse dynamograph of the mesdoza of sucker-rod deep-pumping unitshttps://orcid.org/0000-0002-7783-747XРзаевА. Г.RzayevA. H.

Асиф Гаджи оглы Рзаев

Баку

Asif H. Rzayev

Baku

asifrzayev48@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-8867-2957АлиевЯ. Г.AliyevYa. G.

Явер Габил оглы Алиев

Баку

Yaver G. Aliyev

Baku

aliyevyaver@gmail.comhttps://orcid.org/0009-0007-6700-4427РезванМ. Г.RezvanM. H.

Магомед Гусейн Резван

Баку

Mahammad H. Rezvan

Baku

rezvanmahammad@gmail.comИнститут систем управленияАзербайджанInstitute of Control SystemsAzerbaijan2023171120230104955Copyright © ФГУП "ВНИИФТРИ", 20232023ФГУП "ВНИИФТРИ"ФГУП "ВНИИФТРИ"https://www.izmt.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.izmt.ru/jour/article/view/2064

Рассмотрены широко используемые при добыче нефти штанговые глубинно-насосные установки. Показано, что добыча нефти зависит от режима работы данных установок, который выбирают по результатам анализа замкнутых динамограмм. Динамограммы описывают нагрузку на подвеску в зависимости от хода полированного штока установки, качество построения динамограмм является определяющим для диагностики технического состояния установки. Проанализированы тенденции развития существующих систем динамометрирования и методов диагностики состояния штанговой глубиннонасосной установки. Приведён один из путей создания интеллектуального межтраверсного динамографа на базе месдозы карманного динамографа с применением современных датчиков давления, ускорения, температуры, контроллеров STM32, графического жидкокристаллического дисплея с интерфейсом I2C, протоколов радиосвязи и цифровых технологий обработки периодических сигналов датчиков. Проанализированы существующие системы динамометрирования и датчики усилия и хода, устанавливаемые в различных местах конструкции установки, и показана возможность разработки интеллектуального стационарного динамографа с учётом современных достижений техники и технологий анализа шумов измеряемых сигналов. Данный динамограф должен обеспечивать раннюю диагностику технического состояния установки и отвечать следующим критериям: низкая стоимость; простота монтажа; высокие чувствительность, надёжность, гибкость и точность. Представлена структурная схема интеллектуального межтраверсного динамографа штанговой глубинной насосной установки на базе месдозы карманного механизированного гидравлического динамографа. Предложенный интеллектуальный межтраверсный динамограф будет полезен для ранней диагностики технического состояния глубинных насосов и насосно-компрессорных труб для связи с наземным оборудованием, что в итоге будет способствовать повышению надёжности технологического оборудования добычи нефти. Предложенный интеллектуальный межтраверсный динамограф также можно применять в других областях техники, где возникает необходимость измерения усилия.

Rod downhole pumping units widely used in oil production are described. It is shown that oil production depends on the mode of operation of these units, which is selected based on the results of the analysis of closed dynamometer charts. Dynamograms describe the load on the suspension depending on the course of the polished rod of the installation, the quality of the construction of the dynamograms is decisive for diagnosing the technical condition of the installation. The trends in the development of existing dynamometer systems and methods for diagnosing the state of a sucker rod pumping unit are analyzed. One of the ways to create an intelligent intertraverse mesdoza dynamograph based on the mesdoza of a pocket dynamograph using modern pressure, acceleration, temperature sensors, STM32 controllers, a graphic liquid crystal display with an I2C interface, radio communication protocols and digital technologies for processing periodic sensor signals is presented. Based on the analysis of existing dynamometer systems and force and stroke sensors installed in various places of the installation design, and taking into account modern advances in technology and technologies for analyzing the noise of the measured signals, the possibility of developing an intelligent stationary dynamograph is shown. This dynamograph must provide early diagnostics of the technical condition of the installation and meet the following criteria: low cost; ease of installation; high sensitivity, reliability, flexibility and accuracy. A block diagram of an intelligent intertraverse dynamograph of the mesdoza of a sucker-rod deep pumping unit, based on the mesdoza of a pocket dynamograph, is presented. The proposed intelligent intertraverse dynamograph will be useful for early diagnostics of the technical condition of downhole pumps and tubing pipes connecting them with ground equipment, which will ultimately help to improve the reliability of oil production equipment. The proposed intelligent intertraverse dynamograph can also be used in other areas of technology where there is a need to measure force.

нефтедобычаштанговые глубинно-насосные установкидинамографмесдозамикроконтроллерсолнечная панельинерциальные измерительные датчикиинтерфейс I2Coil productionwellsucker rod pumping unitsdynamographmessdosemicrocontrollersolar panelinertial measurement sensorsI2C/SPI interfaceReferencesLao L. M., Zhou H., Journal of Petroleum Science and Engineering, 2016, vol. 146, pp. 264–271. https://doi.org/10.1016/j.petrol.2016.04.029Lao L. M., Zhou H., Application and effect of buoyancy on sucker rod string dynamics, Journal of Petroleum Science and Engineering, 2016, vol. 146, pp. 264–271. https://doi.org/10.1016/j.petrol.2016.04.029Wang D. Y., Zhao L. H., Shock and Vibration, vol. 2018, pp. 1–10. https://doi.org/10.1155/2018/4979405Wang D. Y., Zhao L. H., Shock and Vibration, vol. 2018, pp. 1–10. https://doi.org/10.1155/2018/4979405Liang W., Yu X. C., Zhang L. B., Lu W. Q., Mechanical Systems and Signal Processing, 2018, vol. 104, pp. 224–241. https://doi.org/10.1016/j.ymssp.2017.10.018Liang W., Yu X. C., Zhang L. B., Lu W. Q., Mechanical Systems and Signal Processing, 2018, vol. 104, pp. 224–241. https://doi.org/10.1016/j.ymssp.2017.10.018Zheng B. Y., Gao X. W., Li X. Y., Journal of Process Control, 2019, vol. 77, pp. 76–88. https://doi.org/10.1016/j.jprocont.2019.02.008Zheng B. Y., Gao X. W., Li X. Y., Journal of Process Control, 2019, vol. 77, pp. 76–88. https://doi.org/10.1016/j.jprocont.2019.02.008Алиев Т. А., Нусратов О. Г., Гулуев Г. А., Рзаев Ас. Г., Пашаев Ф. Г., Резван М. Г. Позиционно-бинарная технология обработки сигналов усилия для идентификации технического состояния установок штанговых глубинных насосов // Метрология. 2018. № 3. С. 14–24. https://doi.org/10.32446/0132-4713-2018-3-14-24Aliev T. A., Nusratov O. G., Guluev G. A. et al., Measurement Techniques, 2018, vol. 61, no. 9, pp. 885–890. https://doi.org/10.1007/s11018-018-1519-xLv H. Q., Liu J., Han J. Q., Jiang A., Sensors, 2016, vol. 16, no. 5, pp. 1–13. https://doi.org/10.3390/s16050685Lv H. Q., Liu J., Han J. Q., Jiang A., Sensors, 2016, vol. 16, no. 5, pp. 1–13. https://doi.org/10.3390/s16050685Xing M. M., Dong S. M., SPE Production & Operations, 2015, vol. 30, no. 2, pp. 130–140. https://doi.org/10.2118/173190-PAXing M. M., Dong S. M., SPE Production & Operations, 2015, vol. 30, no. 2, pp. 130–140. https://doi.org/10.2118/173190-PAАлиев Т. А., Гулуев Г. А., Рзаев Ас. Г., Пашаев Ф. Г., Саттаров И. Р., Казымов Н. Г. Комплекс измерения, мониторинга, диагностики и управления для нефтяных скважин эксплуатирующийся штанговыми глубинными насосами // Азербайджанское нефтяное хозяйство. 2012. № 1. С. 54–59.Aliev T. A., Guluyev G. A., Rzayev As. H., Pashayev F. H., Sattarov I. R., Kazimov N. G., Azerbaijan oil industry, 2012, no. 1, pp. 54–59. (In Russ.)Алиев Т. А., Искендеров Д. А., Гулуев Г. А., Рзаев Аc. Г., Резван М. Г. Результаты внедрения комплекса контроля, диагностики и управления для нефтяных скважин, эксплуатирующийся штанговыми глубинными насосами в нефтегазодобывающем управлении «Бибиэйбатнефть» // Азербайджанское нефтяное хозяйство. 2014. № 6. С. 37–41.Aliev T. A., Iskenderov D. A., Guluyev G. A., Rzayev As. H., Rezvan M. G., Azerbaijan oil industry, 2014, no. 6, pp. 37–41. (In Russ.)Способ и система диагностики глубинно-насосных установок нефтяных скважин: пат. RU 021804 B1 / Алиев Т. А., Нусратов О. Г., Гулуев Г. А., Рзаев Ас. Г., Пашаев Ф. Г. // Бюллетень Евразийской патентной организации. 2015. № 9.Aliyev T. A., Nusratov O. G., Guluyev G. A., Rzayev As. G., Pashayev F. G. Patent RU 021804 B1, Bull. of the Eurasian Patent Organization, no. 9 (2015).Алиев Т. А., Рзаев Ас. Г., Гулуев Г. А., Ализаде Т. А., Саттарова У. Э., Рзаева Н. Э. Система диагностики и управления ШГНУ нефтяных скважин с использованием робастной Noise технологии // Мехатроника, автоматизация, управление. 2015. № 10. Т. 16. С. 686–698. https://doi.org/10.17587/mau.16.686-698Aliev T. A., Rzayev As. H., Guluyev G. A., Alizade T. A., Sattarova U. E., Rzayeva N. E., Technology for the noise control of oil wells by wattmeter card of the electric motor of sucker rod pumping units, Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie, 2015, no. 10, pp. 686– 698. (In Russ.) https://doi.org/10.17587/mau.16.686-698Aliev T. A., Rzayev As. H., Guluyev G. A., Alizada T. A., Rzayeva N. E., Mechanical Systems and Signal Processing, 2018, no. 99, pp. 47–56. https://doi.org/10.1016/j.ymssp.2017.06.010Aliev T. A., Rzayev As. H., Guluyev G. A., Alizada T. A., Rzayeva N. E., Mechanical Systems and Signal Processing, 2018, no. 99, pp. 47–56. https://doi.org/10.1016/j.ymssp.2017.06.010Rzayev As. H., Aliyev Y. G., Rezvan M. H., Khakimyanov M. Proceedings International Conference on Electrotechnical Complexes and Systems (ICOECS), Ufa, Russia, October 27–30, 2020, Ufa State Aviation Technical University, 2020, pp. 13–17.Rzayev As. H., Aliyev Y. G., Rezvan M. H., Khakimyanov M. Proceedings International Conference on Electrotechnical Complexes and Systems (ICOECS), Ufa, Russia, October 27–30, 2020, Ufa State Aviation Technical University, 2020, pp. 13–17.Вирновский А. С. Теория и практика глубинно-насосной добычи нефти [Текст]: Избранные труды. М.: Недра, 1971. 183 с.Virnovskiy A. S., Teoriya i praktika glubinnonasosnoy dobychi nefti, Moscow, Nedra Publ., 1971, 183 p. (In Russ.)Neely A. B., Gibbs S. G., Journal of Petroleum Technology, 1966, no. 18(01), рр. 91–98. https://doi.org/10.2118/1165-PANeely A. B., Gibbs S. G., Journal of Petroleum Technology, 1966, no. 18(01), рр. 91–98. https://doi.org/10.2118/1165-PAАндреев В. В., Уразаков К. Р., Далимов В. У. и др. Справочник по добыче нефти / Под ред. Уразакова К. Р. М: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2000, 374 с.Andreev V. V., Urazakov K. R., Dalimov V. U. et al., Spravochnik po dobyche nefti, ed. Urazakova K. R., Moscow, NedraBiznescent Publ., 2000, 374 p. (In Russ.)Абдуллаев А. А., Джавадов А. А., Левин А. А. и др. Телемеханические комплексы для нефтяной промышленности. М.: Недра, 1982, 200 с.Abdullaev A. A., Dzhavadov A. A., Levin A. A. et al., Telemehanicheskie kompleksy dlja neftjanoj promyshlennosti, Moscow, Nedra Publ., 1982, 200 p. (In Russ.)Уразаков К. Р., Андреев В. В., Жулаев В. П. Нефтепромысловое оборудование для кустовых скважин. М.: Недра, 1999. С. 80–81.Urazakov K. R., Andreev V. V., Zhulaev V. P., Neftepromyslovoye oborudovaniye dlya kustovykh skvazhin, Moscow, Nedra Publ., 1999. pp. 80–81. (In Russ.)Мамедов Ф. И., Дадашева Р. Б. Двухмерные электромагнитные датчики перемещений // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. 2005. Т. 48. № 5. С. 38–41. https://elibrary.ru/hsmislMamedov F. I., Dadasheva R. B., Two dimensional electromagnetic transducers of movements, Journal of Instrument Engineering, 2005, no. 5, pp. 38–41. (In Russ.)Жук Е., Шимчак П. Система Lufkin Automation контролирует работу скважин в Беларуси // Нефть и газ Евразия. 2006, № 8, с. 16–27.Zhuk E., Shimchak Р., Sistema Lufkin Automation kontroliruyet rabotu skvazhin v Belarusi, Neft’ i gaz Evrazija, 2006, no. 8, pp. 16–27. (In Russ.)Ковшов В. Д., Емец С. В., Хакимьянов М. И., Светлакова С. В. Датчики усилия для систем динамометрирования штанговых глубинных насосов добычи нефти // Электронный научный журнал Нефтегазовое дело. 2007. № 1. С. 80. https://elibrary.ru/rpfaoxKovshov V. D., Yemets S. V., Khakim’yanov M. I., Svetlakova S. V., Datchiki usiliya dlya sistem dinamometrirovaniya shtangovykh glubinnykh nasosov dobychi nefti, Elektronnyy nauchnyy zhurnal Neftegazovoye delo, 2007, no. 1, р. 80. (In Russ.)Gibbs S. G., US Patent US3343409A (26 September 1967).Gibbs S. G., US Patent US3343409A (26 September 1967).Рзаев Ас. Г. Интеллектуальный межтраверсный датчик усилия // Известия НАНА, серия физико-технических и математических наук. 2012. Т. XXXII. № 3. С. 158–164.Rzaev As. G., The intelligent of an intertraverse force sensor, Izvestija NANA, serija fiziko-tehnicheskih i matematicheskih nauk, 2012, no. 3, pp. 158–164. (In Russ.)Алиев Т. А., Аббасов А. М., Гулуев Г. А., Рзаев Ас. Г., Пашаев Ф. Г. Позиционно-бинарные и спектральные индикаторы микроизменений в технических состояниях обьектов контроля // Автоматика и вычислительная техника. 2009. № 3. С. 57–69.Aliev T. A., Abbasov A. M., Guluev G. A., Rzaev As. G., Pashaev F. G., Automatic Control and Computer Sciences, 2009, vol. 43, no. 3, pp. 156–165. https://doi.org/10.3103/S0146411609030067Алиев Т. А., Гулуев Г. А., Рзаев Ас. Г., Пашаев Ф. Г. Корреляционные индикаторы микроизменений в технических состояниях обьектов контроля // Кибернетика и системный анализ. 2009. № 4. С. 169–178.Aliev T. A., Guluev G. A., Rzaev As. G., Pashaev F. G., Korrelyatsionnyye indikatory mikroizmeneniy v tekhnicheskikh sostoyaniyakh ob’yektov kontrolya, Kibernetika i sistemnyj analiz, 2009, no. 4. pp. 169–178. (In Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.