УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЦЕНКИ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ УСТАНОВОК ЭЛЕКТРОЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАСОСОВ В ПРОЦЕССЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ Российский патент 2014 года по МПК E21B43/12 F04D13/10 E21B47/08 

Описание патента на изобретение RU2525094C1

Изобретение относится к области контроля и измерения технологических параметров работы погружного электродвигателя и насосного агрегата при эксплуатации установок электроцентробежных насосов (УЭЦН). Устройство может быть использовано при идентификации технического состояния УЭЦН с целью повышения его наработки на отказ, а также при разработке автоматизированных систем управления нефтедобычей.

На данный момент известен ряд устройств и изобретений, реализующих анализ технического состояния нефтегазопромыслового и бурового оборудования с применением методов статистического либо нейросетевого анализа.

Одним из них является устройство для управления режимом работы штанговой насосной установки (RU, пат №2232292, F04B 47/00, оп. 2004 г.), основанного на обработке данных, поступающих с датчика уровня жидкости и блока динамометрирования в блоке вычислителя, реализующего математический аппарат устройства, а именно метод статистического анализа. Данное устройство решает задачу оптимизации работы штанговых насосных установок, но данный подход и соответственно оборудование невозможно применить к более сложным для анализа установкам электроцентробежных насосов.

Наиболее близкими по выполняемым функциям к заявленному устройству являются система и способ контроля и регулирования дебита скважины (РФ, заявка №2009142438/03, E21B 43/12, оп. 2008 г.), содержащая систему для обеспечения увеличения дебита скважины, имеющую множество продуктивных зон, отдельное устройство для регулирования дебита для каждой продуктивной зоны и устройство для механизированной добычи, в которую входят: компьютерная система, включающая в себя процессор, машиночитаемый носитель для хранения компьютерных программ и данных с возможностью доступа к ним компьютера для выполнения содержащихся в компьютерной программе команд и дисплей для отображения информации, передаваемой процессором. При этом компьютерная система реализует возможности для мониторинга на протяжении определенного периода времени фактического дебита флюида из каждой продуктивной зоны в соответствии с первой настройкой каждого устройства для регулирования дебита и потока через устройство для механизированной добычи, помимо этого, применяет анализ цепи методом узловых потенциалов к множеству входных данных, включающих данные скважинных датчиков, данные наземных датчиков и текущее положение по меньшей мере одного устройства для регулирования дебита, чтобы исходя из тенденции к снижению фактического дебита задать новую настройку по меньшей мере одного устройства для регулирования дебита с целью увеличения дебита скважины, и осуществляет продолжение осуществления мониторинга увеличенного дебита, соответствующего новой настройке. В компьютерной системе дополнительно реализована функция для расчета вероятности по меньшей мере одного из событий, включающих состояние поперечного потока, износ обсадных труб скважины и износ скважинного устройства, и задает новую настройку на основании по меньшей мере одного такого расчета.

Однако данное устройство не обладает достаточной точностью оценки технического состояния объекта, поскольку в нем формируются лишь результаты математического анализа временных рядов замеров технологических параметров функционирования объекта, в результате чего осуществляется визуализация только одного наиболее вероятного состояния объекта диагностирования. При этом вероятности присутствия других состояний объекта остаются неизвестными.

Предлагаемое устройство решает задачу повышения точности определения технического состояния УЭЦН за счет использования классификаторов, отражающих одновременно вероятности присутствия пяти классов технического состояния УЭЦН.

Поставленная задача решается за счет того, что устройство для оценки технического состояния установок электроцентробежных насосов в процессе эксплуатации, содержащее дисплей - блок визуализации, компьютерную систему - ЭВМ, устройство для механизированной добычи, в состав которого входит погружной электродвигатель, согласно изобретению дополнительно включает в свой состав блоки погружной телеметрической системы, соединенной с погружным электродвигателем, выходы которой соединены с наземной телеметрической системой, последовательно соединенной через контроллер с первым блоком визуализации, а также с первым, вторым, третьим, четвертым и пятым блоками обработки, причем выходы блоков обработки через электронно-вычислительную машину соединены со вторым блоком визуализации.

На фиг.1 изображена схема устройства для оценки технического состояния УЭЦН в процессе эксплуатации, на фиг.2 - диагностирование состояния УЭЦН (скв.1456) в период нормальной эксплуатации, на фиг.3 - диагностирование состояния УЭЦН (скв.1456) через 236 суток.

Устройство содержит ТМСП 1, ТМСН 2, контроллер 3, блок визуализации один 4, блок обработки один 5, блок обработки два 6, блок обработки три 7, блок обработки четыре 8, блок обработки пять 9, ЭВМ 10, блок визуализации два 11, блок управления 12.

В качестве ТМСП 1 используются имеющиеся комплекты телеметрической системы (производства ЗАО «Электон», ООО «ПК «Борец» и т.д.), ТМСН 2 применяют совместимые с ТМСП 1. Контроллер 3, используемый в системе, должен иметь встроенное постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), интерфейсные разъемы, соответствующие протоколу передачи данных RS-232, либо USB для возможности подключения персонального компьютера с целью настройки граничных значений и передачи данных (используется контроллер производства ЗАО «Электон»). Контроллер станции сохраняет свою работоспособность при снижении линейного напряжения трехфазной сети до 230 В. Блок визуализации один 4 - жидкокристаллический знакосинтезирующий индикатор. С первого по пятый блоки обработки соответственно 5-9 -программируемые логические интегральные схемы (ПЛИС), ЭВМ 10 -персональный компьютер. Блок визуализации два 11 - монитор персонального компьютера. Блок управления 12 - устройство сопряжения, включающее контроллер и буферный регистр данных.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. Сигналы с ТМСП 1, каждый по своему каналу связи поступают на контроллер 3, который обеспечивает согласование диапазона выходных сигналов датчиков с диапазоном входных сигналов блоков обработки и управления. Первый, второй, третий, четвертый и пятый блоки обработки, каждый посредством своей двуслойной нейронной сети, вычисляют вероятность наличия определенных классов технических состояний УЭЦН, соответственно: «Нормальная работа», «Дисбаланс токов», «Недогруз», «Перегруз», «Сопротивление изоляции». Сформированные управляющие сигналы в цифровом виде поступают на ЭВМ 10, где происходит приведение к общему диапазону 0…1. Работа ПЛИС (5-9) начинается с определения входных параметров - Kj. В предлагаемом устройстве используются одиннадцать входных параметров: K1 - напряжение по фазе A, UA, K3 - напряжение по фазе B, Ub, K3 - напряжение по фазе C, Uc, К4 - ток по фазе A, 1A, K3 - ток по фазе B, 1B, K6 - ток по фазе C, 1c, К7 - сопротивление изоляции R, Kg - температура ПЭД Tпэд, K9 - давление масла ПЭД PПЭД. K10 - дебит жидкости, K11 - масштабно-временная развертка и значения полной энергии вейвлет-преобразованных одномерных сигналов UA(t), UB(t), UC(t), IA(t), IB(1), Ic(t).

В процессе обучения сети абсолютные значения входных показателей преобразуются в соответствии со способом нормирования сигнала

x ˜ = x M i n M a x M i n .

После такого преобразования истинные значения показателей утрачиваются и укладываются в диапазон [0…1].

Показатели, соответствующие определенному классу технических состояний, например «Нормальное состояние», подаются на вход нейронной сети, при этом выход сети заведомо известен. Т.о. происходит обучение ПЛИС 5, классу технического состояния «Нормальное состояние».

Каждая обученная таким образом ПЛИС обрабатывает входящий сигнал и выдает один выход, ненулевое значение которого соответствует степени уверенности сети в присутствии соответствующей неисправности. Каждая ПЛИС выдает заключение о вероятности наличия того класса технического состояния, на который она обучена. Таким образом, второй блок визуализации отражает гистограмму вероятностей присутствия каждого класса технического состояния, соответствующих входному набору показателей эксплуатации.

В качестве примера приведен процесс идентификации технического состояния скважины 1456, по данным эксплуатации которой были проведены лабораторные испытания предлагаемой системы. На первом этапе на вход системы подавались перечисленные выше входные параметры, соответствующие периоду сразу после выхода скважины на режим. При этом система идентифицирует «нормальную работу» объекта исследования (фиг.2). На втором этапе на вход системы были поданы входные параметры со значениями после эксплуатации установки через 236 суток. При этом стоит обратить внимание на то, что система определяет класс технического состояния «перегруз ПЭД» (фиг.3). В обоих случаях можно говорить о достоверном диагностировании состояния УЭЦН. Во-первых, период выхода на режим сопровождается стабильным притоком флюида из призабойной зоны и стабильной работой пласта в целом. Это обуславливает нормальную работу насосного оборудования, что было идентифицировано системой на первом этапе обучения. На втором этапе перегруз ПЭД обусловлен интенсивным выносом проппанта после проведенного гидроразрыва пласта, который проводился перед вводом скважины в эксплуатацию.

Таким образом, в зависимости от текущего технического состояния, определяемого посредством устройства для оценки состояния УЭЦН, устанавливают режимы работы глубинного насосного оборудования.

Предложенное устройство может найти применение и в других областях нефтедобычи, связанных с распознаванием образов, их классификацией, при оптимизации и т.п., где входные данные можно представить в цифровом виде.

Похожие патенты RU2525094C1

название год авторы номер документа
МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНАЯ АВТОМАТИЧЕСКАЯ ЦИФРОВАЯ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНАЯ СКВАЖИНА 2018
  • Кашаев Рустем Султанхамитович
  • Козелков Олег Владимирович
  • Сафиуллин Булат Рафикович
RU2689103C1
Способ регулирования режима работы скважины, оборудованной установкой электроцентробежного насоса, в системе межскважинной перекачки 2021
  • Ахмадиев Равиль Нурович
  • Иванов Владимир Александрович
  • Артюхов Александр Владимирович
  • Латфуллин Рустэм Русланович
  • Минекаев Рустам Масгутович
RU2758326C1
СИСТЕМА ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ ДЛЯ МОНИТОРИНГА ЗА ПРОЦЕССОМ ДОБЫЧИ УГЛЕВОДОРОДОВ 2012
  • Алимбеков Роберт Ибрагимович
  • Енгалычев Ильгиз Рафекович
  • Шулаков Алексей Сергеевич
  • Никишов Вячеслав Иванович
  • Тимонов Алексей Васильевич
  • Сергейчев Андрей Валерьевич
  • Сметанников Анатолий Петрович
  • Байков Виталий Анварович
  • Волков Владимир Григорьевич
  • Сливка Петр Игоревич
  • Ерастов Сергей Анатольевич
  • Габдулов Рушан Рафилович
RU2489570C1
СПОСОБ ОДНОВРЕМЕННО-РАЗДЕЛЬНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ОБВОДНЕННОЙ СКВАЖИНЫ, ОБОРУДОВАННОЙ ЭЛЕКТРОЦЕНТРОБЕЖНЫМ НАСОСОМ 2012
  • Валеев Марат Давлетович
  • Костилевский Валерий Анатольевич
  • Медведев Петр Викторович
  • Ведерников Владимир Яковлевич
  • Рамазанов Габибян Салихьянович
  • Ишмурзин Рафис Раисович
RU2513796C1
Способ мониторинга энергопотребления оборудования для добычи нефти и газа 2023
  • Носков Андрей Борисович
  • Жданов Артем Рахимянович
  • Бабич Роман Васильевич
  • Афанасьев Александр Владимирович
  • Плотников Денис Игоревич
  • Былков Василий Владимирович
  • Клюшин Игорь Геннадиевич
RU2801699C1
СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ДОБЫЧЕЙ УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ 2011
  • Алимбеков Роберт Ибрагимович
  • Акшенцев Валерий Георгиевич
  • Шулаков Алексей Сергеевич
RU2487994C2
СПОСОБ РАЗДЕЛЬНОГО ЗАМЕРА ПРОДУКЦИИ ПРИ ОДНОВРЕМЕННО-РАЗДЕЛЬНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ СКВАЖИНЫ, ОБОРУДОВАННОЙ ЭЛЕКТРОЦЕНТРОБЕЖНЫМ НАСОСОМ 2014
  • Валеев Асгар Маратович
  • Костилевский Валерий Анатольевич
  • Гузаиров Ильдар Шамилевич
  • Медведев Петр Викторович
  • Хайретдинов Ришат Расулович
RU2567249C1
СПОСОБ ОТКАЧКИ НЕФТИ ИЗ СКВАЖИН С БОЛЬШИМ ГАЗОСОДЕРЖАНИЕМ И ЭЛЕКТРОПОГРУЖНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2007
  • Бахир Сергей Юрьевич
  • Латыпов Тагир Мансурович
  • Косинцев Василий Владимирович
RU2380521C2
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО ОТБОРА НЕФТИ И ВОДЫ ИЗ СКВАЖИНЫ 2015
  • Валеев Мурад Давлетович
  • Ахметзянов Руслан Маликович
  • Багаутдинов Марсель Азатович
  • Майер Андрей Владимирович
  • Костилевский Валерий Анатольевич
  • Фокин Олег Николаевич
  • Булчаев Нурди Джамалайлович
  • Купавых Вадим Андреевич
RU2620824C1
СИСТЕМА ДИАГНОСТИКИ ПОГРУЖНЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ 2011
  • Алимбеков Роберт Ибрагимович
  • Акшенцев Валерий Георгиевич
  • Китабов Андрей Николаевич
  • Кашапов Азат Равильевич
  • Шулаков Алексей Сергеевич
RU2457456C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 525 094 C1

Реферат патента 2014 года УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЦЕНКИ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ УСТАНОВОК ЭЛЕКТРОЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАСОСОВ В ПРОЦЕССЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ

Изобретение относится к области контроля и измерения технологических параметров работы погружного электродвигателя и насосного агрегата при эксплуатации установок электроцентробежных насосов (УЭЦН). Техническим результатом является повышение точности определения технического состояния УЭЦН за счет использования классификаторов, отражающих одновременно вероятности присутствия пяти классов технического состояния УЭЦН. Устройство содержит дисплей - блок визуализации, компьютерную систему - ЭВМ, устройство для механизированной добычи, включающее погружной электродвигатель. Дополнительно в состав устройства введены блоки погружной телеметрической системы, соединенной с погружным электродвигателем, выходы которой соединены с наземной телеметрической системой, последовательно соединенной через контроллер с первым блоком визуализации, а также с первым, вторым, третьим, четвертым и пятым блоками обработки, причем выходы блоков обработки через электронно-вычислительную машину соединены со вторым блоком визуализации. 3 ил.

Формула изобретения RU 2 525 094 C1

Устройство для оценки технического состояния установок электроцентробежных насосов в процессе эксплуатации, содержащее дисплей - блок визуализации, компьютерную систему - ЭВМ, устройство для механизированной добычи, включающее погружной электродвигатель, отличающееся тем, что дополнительно в состав устройства введены блок погружной телеметрической системы, соединенной с погружным электродвигателем, выходы которой соединены с наземной телеметрической системой, последовательно соединенной через контроллер с первым блоком визуализации, а также с первым, вторым, третьим, четвертым и пятым блоками обработки, причем выходы блоков обработки через электронно-вычислительную машину соединены со вторым блоком визуализации.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2014 года RU2525094C1

RU 2009142438 A, 27.05.2011
СИСТЕМА ДИАГНОСТИКИ ПОГРУЖНЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ 2011
  • Алимбеков Роберт Ибрагимович
  • Акшенцев Валерий Георгиевич
  • Китабов Андрей Николаевич
  • Кашапов Азат Равильевич
  • Шулаков Алексей Сергеевич
RU2457456C1
Способ удаления свинца из варенья 1933
  • Ильин Г.С.
  • Харин А.Н.
  • Шмук А.А.
SU38856A1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ ПОРОДОРАЗРУШАЮЩЕГО ИНСТРУМЕНТА 2006
  • Ямалиев Виль Узбекович
  • Салахов Тагир Рамилевич
  • Имаева Эмма Шаукатовна
RU2335629C1
US 20050173114 A1, 11.08.2005
US 4926942 A1, 22.05.1990

RU 2 525 094 C1

Авторы

Ямалиев Виль Узбекович

Салахов Тагир Рамилевич

Шубин Станислав Сергеевич

Даты

2014-08-10Публикация

2013-04-05Подача