Разработка методики уравновешивания балансирного станка-качалки с роторными противовесами и определение ее работоспособности в ходе натурного эксперимента; Известия Томского политехнического университета [Известия ТПУ]. Инжиниринг георесурсов; Т. 336, № 5 - Солодкий Е. М. Евгений Михайлович; Петроченков А. Б. Антон Борисович; Кривощеков С. Н. Сергей Николаевич; Сальников С. В. Савелий Витальевич; Вишняков Д. Д. Денис Дмитриевич; Юдин Р. Ю. Ростислав Юрьевич (2025, 2025)
Актуальность исследования заключается в необходимости повышения энергоэффективности эксплуатации нефтедобывающих скважин штанговыми глубинными установками. Учитывая тенденцию ежегодного роста средней обводненности продукции нефтедобывающих скважин, роста доли трудноизвлекаемых запасов и осложненного фонда, практическое внедрение методов снижения эксплуатационных затрат является важнейшей задачей современного нефтяного промысла России. В этом аспекте интеллектуализация систем управления, обработки информации и систем мониторинга позволяет повысить энергетическую эффективность отдельных элементов установки без изменения технологических параметров работы установки в целом. Отдельными элементами процесса оптимизации могут выступать электропривод и его системы управления, и кинематические величины станкакачалки. При этом трудно представить внедрение новых решений в кинематике балансирного станка-качалки, отличающихся от общепринятых. С точки зрения системы управления электроприводом существуют ограниченные возможности повышения энергоэффективности, что обуславливается узким диапазоном регулирования скорости. С другой стороны, параметры роторного противовеса значительно влияют на потребляемую электроприводом активную электрическую мощность. Таким образом, разработка алгоритмического обеспечения интеллектуальных станций управления штанговыми глубинными установками является актуальной задачей. Цель: формирование авторской методики уравновешивания балансирного станка-качалки с роторным противовесом и проверка ее работоспособности в лабораторных условиях. Методы исследования основаны на использовании положений современной теории управления, теории автоматизированного электропривода, теории оптимизации, а также методов имитационного моделирования. Результаты. Предложена авторская методика нахождения оптимального уравновешивания станка-качалки. Осуществлен теоретический расчет оптимального уравновешивания для целевой нефтедобывающей скважины Уньвинского нефтяного месторождения, проведено натурное моделирование данного процесса на специально разработанном на базе Пермского национального исследовательского политехнического университета испытательном стенде. В результате проверки работоспособности разработанной методики на испытательном стенде зафиксировано снижение среднеквадратичного значения крутящего момента на 10,32 % за цикл качания и снижение потребления активной энергии на 7,15 %. Выводы. Практическое применение разработанного алгоритма позволит достичь значительного снижения потребляемой электроэнергии станком-качалкой. Разработанный алгоритм может быть реализован в качестве функции преобразователя частоты приводного электродвигателя штанговой скважинной насосной установки