О совершенствовании моделей АСУ ТП нижнего уровня УЭЦН в условиях перевода нефтяных скважин в прерывистые режимы эксплуатации; Известия Томского политехнического университета [Известия ТПУ]. Инжиниринг георесурсов; Т. 336, № 8 - Глазырин А. С. Александр Савельевич; Попов Е. И. Евгений Игоревич; Копырин В. А. Владимир Анатольевич; Хамитов Р. Н. Рустам Нуриманович; Ковалев В. З. Владимир Захарович; Филипас А. А. Александр Александрович; Попов С. С. Семен Семенович; Боловин Е. В. Евгений Владимирович; Беляускене Е. А. Евгения Александровна (2025, 2025)
Актуальность. В настоящее время большая часть объема добычи нефти в России приходится на установки центробежных электронасосов, при этом с каждым годом возрастает доля установок, работающих в режиме прерывистой эксплуатации с циклами накопления и откачки жидкости. При этом последние исследования надежности их компонентов показывают, что наработка на отказ погружного оборудования снижается до 2,5 раз по сравнению с оборудованием, находящимся в режимах непрерывной эксплуатации. Снижение надежности связано с динамикой переходных процессов в автоматизированных системах управления нижнего уровня, которая на сегодняшний день при выработке управленческих решений по оптимизации работы скважины не учитывается, а вся подсистема нижнего уровня, как правило, представляется линейными или нелинейными статическими звеньями. Такой подход не позволяет управлять динамикой процессов внутри самой подсистемы в условиях перевода скважин к прерывистым режимам эксплуатации. Это обуславливает актуальность разработки динамических моделей подсистемы электропривода погружных насосов с целью оптимизации переходных процессов по критерию наработки на отказ элементов погружного оборудования. Цель. Совершенствование моделей систем нижнего уровня автоматизированного управления погружным электродвигателем установки центробежных электронасосов добычи нефти в условиях перевода скважины в режим прерывистой эксплуатации с целью повышения управляемости. Методы. Методы системного анализа и структурно-параметрического синтеза систем автоматизированного управления технологическими процессами, методы проектирования систем векторного управления электроприводов, методы идентификации переменных состояния на основе наблюдателей с использованием явных математических моделей, методы параметрической идентификации настраиваемых моделей нестационарных динамических систем. Результаты. Предложен подход к построению оперативного уровня управления установками центробежных электронасосов, включающий внедрение замкнутых бездатчиковых систем электропривода с применением наблюдателей состояния на основе явных настраиваемых математических моделей нестационарной динамической системы «длинный кабель – погружная регулируемая электрическая машина» и методов их динамической идентификации, создающий предпосылки для дальнейшей постановки и решения задач оптимизации динамических процессов внутри подсистемы нижнего уровня в условиях перевода скважины в прерывистые режимы эксплуатации. Предложен переход к динамическим моделям автоматизированных систем управления нижнего уровня на основе редуцированных математических моделей электротехнической подсистемы установок центробежных электронасосов из соображений повышения управляемости и учета физических ограничений доступных средств измерений