Интеллектуальный межтраверсный месдозный динамограф штанговых глубинно-насосных установок

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.

1. Lao L. M., Zhou H., Journal of Petroleum Science and Engineering, 2016, vol. 146, pp. 264–271. https://doi.org/10.1016/j.petrol.2016.04.029

2. Wang D. Y., Zhao L. H., Shock and Vibration, vol. 2018, pp. 1–10. https://doi.org/10.1155/2018/4979405

3. Liang 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.2017.10.018

4. Zheng 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.2019.02.008

5. Алиев 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/10.32446/0132-4713-2018-3-14-24

6. Lv H. Q., Liu J., Han J. Q., Jiang A., Sensors, 2016, vol. 16, no. 5, pp. 1–13. https://doi.org/10.3390/s16050685

7. Xing M. M., Dong S. M., SPE Production & Operations, 2015, vol. 30, no. 2, pp. 130–140. https://doi.org/10.2118/173190-PA

8. Алиев 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.

9. 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.

10. 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.

11. 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.16.686-698

12. Aliev 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.2017.06.010

13. 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.

14. Вирновский А. С. Теория и практика глубинно-насосной добычи нефти [Текст]: Избранные труды. М.: Недра, 1971. 183 с.

15. Neely A. B., Gibbs S. G., Journal of Petroleum Technology, 1966, no. 18(01), рр. 91–98. https://doi.org/10.2118/1165-PA

16. Андреев 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.

17. Абдуллаев А. А., Джавадов А. А., Левин А. А. и др. Телемеханические комплексы для нефтяной промышленности. М.: Недра, 1982, 200 с.

18. Уразаков К. Р., Андреев В. В., Жулаев В. П. Нефтепромысловое оборудование для кустовых скважин. М.: Недра, 1999. С. 80–81.

19. 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/hsmisl

20. Жук Е., Шимчак П. Система Lufkin Automation контролирует работу скважин в Беларуси // Нефть и газ Евразия. 2006, № 8, с. 16–27.

21. 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/rpfaox

22. Gibbs S. G., US Patent US3343409A (26 September 1967).

23. Рзаев Ас. Г. Интеллектуальный межтраверсный датчик усилия // Известия НАНА, серия физико-технических и математических наук. 2012. Т. XXXII. № 3. С. 158–164.

24. 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.

25. Алиев 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.