novtexmechМехатроника, автоматизация, управлениеMekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie1684-64272619-1253Commercial Publisher «New Technologies»10.17587/mau.23.132-145novtexmech-1147Research ArticleАВТОМАТИЗАЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИAUTOMATION OF PROCESS CONTROLТехнология Noise-контроля нефтяных скважин по ваттметрограмме электродвигателя глубинно-насосной установкиTechnology for the NOISE Control of Oil Wells by Wattmeter Card of the Electric Motor of Sucker Rod Pumping UnitsАлиевТ. А.AliyevT. A.

д-р техн. наук, ст. науч. сотр.

Баку

Baku

director@cyber.azГулуевГ. А.GuluyevG. A.

д-р техн. наук, зав. лаб.

Баку

Guluyev Gambar A., Dr. Sci., Head of Laboratory

Baku

scb_06@mail.ruРзаевАс. Г.RzayevAs. H.

д-р техн. наук, зав. лаб.

Баку

Baku

asifrzayev48@gmail.comПашаевФ. Г.PashyevF. H.

д-р техн. наук, зав. лаб.

Баку

Baku

pasha.farhad@gmail.comРзаеваН. Э.RzayevaN. E.

канд. техн. наук, науч. сотр.

Баку

Baku

nikanel1@gmail.comНациональная академия наук Азербайджана, Институт систем управления, Институт информационных технологийАзербайджанInstitute of Control Systems (Azerbaijan National Academy of Sciences), Institute of Information Technology (Azerbaijan National Academy of Sciences)Azerbaijan202206032022233132145Copyright © Commercial Publisher «New Technologies», 20222022Commercial Publisher «New Technologies»Commercial Publisher «New Technologies»https://mech.novtex.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://mech.novtex.ru/jour/article/view/1147

Рассматривается возможность использования измерительной информации о потребляемой мощности (ваттметрограмы) электродвигателем глубинно-насосной установки для диагностики технического состояния оборудования нефтяных скважин. Показано, что одним из возможных путей при этом может быть применение Noise-технологии к обработке сигналов ваттметрограмм.

Предложена технология формирования множества комбинаций эталонных и текущих информативных признаков из оценок нормированных корреляционных функций полезного сигнала ваттметрограммы и показано, что они эквивалентны информативным признакам динамограммы, получаемой от датчика усилия, установленного на подвеске штанговой глубинно-насосной установки. Показано, что они в одинаковой степени отражают техническое состояние скважины и ее оборудования, благодаря чему информативные признаки по ваттметрограмме могут быть использованы для решения задач контроля, идентификации и управления процессом добычи нефти со штанговой глубинно-насосной установкой.

Предложены варианты уменьшения погрешности результатов корреляционного анализа ваттметрограммы и вариант применения нормированных корреляционных функций полезного сигнала ваттметрограммы для решения задач идентификации технического состояния оборудования ШГНУ. Для повышения эффективности систем контроля предложено дублирование функции диагностики системы с применением спектральной технологии Noise-контроля начала и динамики развития неисправностей.

Приведены особенности реализации на промыслах. Рассмотрены возможные варианты применения нормированных корреляционных функций полезного сигнала ваттметрограммы для решения задач идентификации технического состояния скважин в процессе ее эксплуатации. Приводится упрощенная структурная схема дистанционной системы контроля и управления ШГНУ по сигналам ваттметрограммы, которая внедрена на скважинах нефтедобывающего управления "Бибиэйбатнефть" в Азербайджане. Показано, что предложенные в работе алгоритмы и технологии анализа помехи ваттметрограмм, в принципе, могут найти широкое применение во многих областях экономики, где применяются электродвигатели.

The possibility of using measuring information on the power consumption (watt-metrogram) by the electric motor of a sucker rod pumping unit for diagnosing the technical condition of oil well equipment is considered. It is shown that one of the possible ways in this case can be the application of Noise technology to the processing of wattmetrogram signals.A technology is proposed for forming a set of combinations of reference and current informative attributes from the estimates of the normalized correlation functions of the useful signal of a wattmeter card; it is shown that they are equivalent to informative attributes of a dynamometer card received from a force transducer installed on the hanger of a sucker rod pumping unit. It is also shown that they equally reflect the technical condition of the well, due to which the informative attribute of the wattmeter card can be used to solve the problems of control, identification and management the oil production process with a sucker rod pumping unit. Variants of decreasing the error in the results of correlation analysis of the watt-metrogram and a variant of using the normalized correlation functions of the useful signal of the watt-metrogram for solving problems of identifying the technical state of the equipment of sucker rod pumping stations are proposed. To increase the effectiveness of monitoring systems, it is proposed to duplicate the system diagnostic function using the spectral technology for the control of the onset and dynamics of development of faults. The features of implementation in the fields are given. Possible options for using the normalized correlation functions of the useful signal of the wattmetrogram for solving the problems of identifying the technical state of wells during its operation are considered. A simplified structural diagram of the remote monitoring and control system of the sucker rod pumping unit based on the wattmetrogram signals, which has been introduced at the wells of the oil production department "Bibiheybatneft" in Azerbaijan, is presented. It is shown that the algorithms and technologies for analyzing the interference of wattmetrograms proposed in the work, in principle, can be widely used in many areas of the economy where electric motors are used.

скважинатехническое состояниеконтрольсигналдинамограммаваттметрограммаинформативный признакпомехакорреляционная функциянормированиеWelltechnical conditioncontrolsignaldynamometer cardwattmeter cardinformative attributenoisecorrelation functionnormalizationReferencesAliev T. A., Rzayev A. H., Guluyev G. A. et al. Robust technology and system for management of sucker rod pumping units in oil wells // Mechanical Systems and Signal Processing. 2018. Vol. 99. P. 47—56. DOI: 10.1016/j.ymssp.2017.06.010.Aliev T. A., Rzayev A. H., Guluyev G. A. et al. Robust technology and system for management of sucker rod pumping units in oil wells, Mechanical Systems and Signal Processing, 2018, vol. 99, pp. 47—56, DOI: 10.1016/j.ymssp.2017.06.010.Neely A. B., Tolbert H. E. (1988) Experience with PumpOff Control in the Permian Basin // SPE Paper No. 14345. SPE Technical Conference and Journal of Petroleum Technology. 1988. P. 645—648.Neely A. B., Tolbert H. E. Experience with Pump-Off Control in the Permian Basin, SPE Paper No. 14345. SPE Technical Conference and Journal of Petroleum Technology, 1988, pp. 645—648.Li K., Han Y., Wang T. 2018. A novel prediction method for down-hole working conditions of the beam pumping unit based on 8-directions chain codes and online sequential extreme learning machine // Journal of Petroleum Science and Engineerin. 2018. N. 160. P. 285—301.Li K., Han Y., Wang T. A novel prediction method for downhole working conditions of the beam pumping unit based on 8-directions chain codes and online sequential extreme learning machine, Journal of Petroleum Science and Engineering. 2018, no. 160, pp. 285—301.Chen D., Zhang R., Meng H. The study and application of dynamic liquid lever calculation model based on dynamometer card of oil wells // Science Technology and Engineering. 2015. N. 15(32). P. 32—35Chen D., Zhang R., Meng H. The study and application of dynamic liquid lever calculation model based on dynamometer card of oil wells. Science Technology and Engineering, 2015, no. 15(32), pp. 32—35.Yu D., Li Y., Sun H. et al. A fault diagnosis method for oil well pump using radial basis function neural network combined with modified genetic algorithm // Journal of Controlence and Engineering. 2017. N. 2. P. 1—7.Yu D., Li Y., Sun H. et al. A fault diagnosis method for oil well pump using radial basis function neural network combined with modified genetic algorithm. Journal of Control ence and Engineering, 2017, no. 2, pp.1—7.Zhang R., Wang Z., Wang X. et al. 2018. Integrated Diagnostics Method and Application of Ground and Downhole Working Condition in Rod Pumping Well // Journal of Applied Science and Engineering. 2018. Vol. 24, N. 4. P. 615—624.Zhang R., Wang Z., Wang X. et al. Integrated Diagnostics Method and Application of Ground and Downhole Working Condition in Rod Pumping Well, Journal of Applied Science and Engineering, 2018, vol. 24, no. 4, pp. 615—624.Xing M. M., Dong S. M. A New Simulation Model for a Beam-Pumping System Applied in Energy Saving and ResourceConsumption Reduction. SPE. Prod. Oper. 2015. Vol. 30, N. 02. P. 130—40.Xing M. M., Dong S. M. A New Simulation Model for a Beam-Pumping System Applied in Energy Saving and ResourceConsumption Reduction, SPE. Prod. Oper., 2015, vol. 30, no. 02, pp. 130—40.Sun Z., Lin C., Du D. et al.2019Application of seismic architecture interpretation in enhancing oil recovery in late development stage taking meandering river reservoir in dongying depression as an example // Journal of Petroleum Science and Engineering. 2019. N. 10. P. 67—69.Sun Z., Lin C., Du D. et al. Application of seismic architecture interpretation in enhancing oil recovery in late development stage taking meandering river reservoir in dongying depression as an example,Journal of Petroleum Science and Engineering, 2019, no. 10, pp. 67—69.Han D. 2010. Discussions on concepts, countermeasures and technical routes for the secondary development of high watercut oil fields //Petroleum Explorationand Development. 2010. 37(5), 583—591.Han D. Discussions on concepts, countermeasures and technical routes for the secondary development of high water-cut oil fields, PetroleumExplorationandDevelopment, 2010, vol. 37, no. 5, pp. 583—591.Галимов И. Ф., Губайдуллин Ф. А., Вахин А. В., Исаев П. В. Анализ эффективности гидроразрыва терригенных коллекторов Южно-Ромашкинской площади Ромашкинского месторождения на поздней стадии разработки // Журнал нефтяная промышленность. 2018. № 01. С. 52—54Galimov I. F., Gubaidullin F. A., Vakhin A. V., Isaev P. V. Analyzing effectiveness of the terrigenous reservoirs hydrofracturing at South-Romashkinskaya area of Romashkinskoe oil field at the late stage of development, Oil Industry Journal, 2018, no. 01, pp. 52—54 (in Russian).Алиев Т. М. и др. Автоматический контроль и диагностика скважинных штанговых насосных установок. М.: Недра, 1988. 232 с.Aliev T. M. et al. Automated control and diagnostics of SRPU, Moscow, Nedra, 1988 (in Russian).Gibbs S. G., Neely A. B. Computer diagnosis of down-hole conditions in sucker rod pumping wells // Journal of Petroleum Technology. 1966. Vol. 8, N. 01. P. 91—94. DOI:10.2118/1165-PAGibbs S. G., Neely A. B. Computer diagnosis of down-hole conditions in sucker rod pumping wells, Journal of Petroleum Technology, 1966, vol. 8, no. 01, pp. 91—94, DOI: 10.2118/1165-PA.Aliev T. A. Noise Control of the Beginning and Development Dynamics of Accidents. Springer, 2019.AlievT. A. Noise Control of the Beginning and Development Dynamics of Accidents, Springer, 2019.Aliev T. A., Guluyev G. A., Pashayev F. H. et al. Noise monitoring technology for objects in transition to the emergency state // Mechanical Systems and Signal Processing. 2012. Vol. 27. P. 755—762. DOI: 10.1016/j.ymssp.2011.09.005.Aliev T. A., Guluyev G. A., Pashayev F. H. et al. Noise monitoring technology for objects in transition to the emergency state, Mechanical Systems and Signal Processing, 2012, vol. 27, pp. 755—762, DOI: 10.1016/j.ymssp.2011.09.005.Fasel T. R., Todd M. D. Chaotic insonification for health monitoring of an adhesively bonded composite stiffened panel. Mechanical Systems and Signal Processing. 2010. Vol. 24, N. 5. P. 1420—1430.Fasel T. R., Todd M. D. Chaotic insonification for health monitoring of an adhesively bonded composite stiffened panel, Mechanical Systems and Signal Processing. 2010, vol. 24, no. 5, pp. 1420—1430.Guluyev G., Pashayev A., Pashayev F.et al. Building the dynamometer card of sucker rod pump using power consumption oftheelectric motor ofpumping unit // IV international conference"Problems of cybernetics and informatics". September 12—14, 2012, Baku, Azerbaijan. Vol. III. P. 19—21.Guluyev G., Pashayev A., Pashayev F. et al. Building the dynamometer card of sucker rod pump using power consumption of the electric motor of pumping unit, IV international conference "Problems of cybernetics and informatics", September 12-14, 2012, Baku, Azerbaijan, vol. III, pp. 19—21.Tang H., Liao Y. H., Cao J. Y., Xie H. Fault diagnosis approach based on Volterra models // Mechanical Systems and Signal Processing. 2010. Vol. 24, N. 4. P. 1099—1113.Tang H., Liao Y. H., Cao J. Y., Xie H. Fault diagnosis approach based on Volterra models, Mechanical Systems and Signal Processing, 2010, vol. 24, no. 4, pp. 1099—1113.Алиев Т. А., Нусратов О. Г., Гулуев Г. А., Рзаев А. Г., Пашаев Ф. Г., Резван М. Г., Керимов А. Б. Алгоритмы диагностики неисправностей штанговых глубинно-насосных установок // Мехатроника, автоматизация, управление. 2015. Т. 16, № 5. С. 314—320.Aliev T. A., Nusratov O. G.,Guluyev G. A., Rzayev A. G., Pashaev F. G., Rezvan M. G., Kerimov A. B. Algorithms for diagnostics of malfunctions of sucker rod pumping units, Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie, 2015, vol. 16, no. 5, pp. 314—320 (in Russian).Алиев Т. А., Рзаев А. Г., Гулуев Г. А., Ализаде Т. А., Саттарова У. Э., Рзаева Н. Э. Система диагностики и управления штанговых глубинно-насосных установок нефтяных скважин с использованием робастной noise-технологии // Мехатроника, автоматизация, управление. 2015. Т. 16, № 10. С. 686—698.Aliev T. A., Rzaev A. H., Guluyev G. A., Alizade T. A., Sattarova U. E., Rzayeva N. E. Diagnostic and control system for sucker rod pumping units of oil wells using robust noise technology, Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie, 2015, vol. 16, no. 10, pp. 686—698 (in Russian).Алиев Т. А., Мусаева Н. Ф., Сулейманова М. Т., Газызаде Б. И. Чувствительные алгоритмы выявления степени развития неисправности штанговой глубинной насосной установки // Мехатроника, автоматизация, управление. 2017. Т. 18, № 2. С. 91—102.Aliev T. A., Musaeva N. F., Suleymanova M. T., Gazizade B. I. Sensitive algorithms for detecting the degree of development of a sucker rod pumping unit malfunction. Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie, 2017, vol. 18, no. 2, pp. 91—102 (in Russian).Алиев Т. А., Мусаева Н. Ф., Газызаде Б. И. Технологии мониторинга динамики развития повреждений на буровых установках с использованием моментов высоких порядков помехи // Мехатроника, автоматизация, управление. 2020. Т. 21, № 4. С. 213—223.Aliev T. A., Musaeva N. F., Gazizade B. I. Technologies for monitoring the dynamics of damage development on drilling rigs using the moments of high orders of interference, Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie, 2020, vol. 21, no. 4, pp. 213—223 (in Russian).Bendat J. S., Piersol A. G. Random Data, Analysis & Measurement Procedures. Wiley, New York, 2000.Bendat J. S., Piersol A. G. Random Data, Analysis & Measurement Procedures, Wiley, New York, 2000.Bendat J. S., Piersol A. G. Engineering Applications of Correlation and Spectral Analysis. Wiley, New York, 1993.Bendat J. S., Piersol A. G. Engineering Applications of Correlation and Spectral Analysis, Wiley, New York, 1993.Алиев Т. А., Искендеров Д. А., Гулуев Г. А. и др. Результаты внедрения комплекса контроля, диагностики и управления для нефтяных скважин, эксплуатирующихся штанговыми глубинными насосами в нефтегазодобывающем управлении "Бибиэйбатнефть" // Азербайджанское Неф тяное Хозяйство. 2014. № 6. С. 37—41.Aliev T. A., Iskenderov D. A., Guluev G. A. et al. Results of the implementation of a monitoring, diagnostics and management complex for oil wells operated by sucker rod pumps in the oil and gas production department "Bibieybatneft", Azerbaijan Oil Industry, 2014, no. 6,pp. 37—41 (in Russian).

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