Концептуальные основы автоматизации управления установками электроцентробежных насосов нефтедобывающих скважин

Статья посвящена анализу актуальных задач автоматизации управления установками электроцентробежных насосов (УЭЦН) нефтедобывающих скважин и современные подходы к их решению. Показано, что решение задачи управления УЭЦН требует создания сложных многоуровневых систем (АСУ УЭЦН). Рассмотрен двухуровневый подход к построению АСУ УЭЦН, включающей в себя планирующий и оперативный уровни управления, где планирующий уровень вырабатывает требования к параметрам режима работы УЭЦН, обеспечивающим оптимальные показатели добычи нефти, а оперативный уровень обеспечивает их реализацию. Приведены подходы к построению структуры и алгоритмического обеспечения указанных уровней управления. Рассмотрен подход к реализации планирующего уровня управления на базе кустового информационно-вычислительного центра, взаимодействующего с отдельными группами скважин месторождения, а также с информационно-вычислительным центром месторождения, реализующим координирующее управление месторождением в целом. Рассмотрен подход к построению оперативного уровня управления на основе формирования таких подсистем, как подсистема вывода на режим работы, обеспечивающая переход УЭЦН на оптимальный режим; подсистема регулирующего управления, обеспечивающая поддержание параметров режима работы в условиях возмущающих воздействий; подсистема аварийного управления, предотвращающая возникновение отказов. Рассмотрены подходы к построению алгоритмического обеспечения для решения задач указанных подсистем.

нефтедобывающая скважина, электроцентробежный насос, многоуровневые системы управления, автоматическое регулирование, аварийное управление

1. Худяков Д., Маркелов Д. Интеллектуальные станции управления УЭЦН // Нефтегазовая Вертикаль. 2011. № 11. С. 64—68.

2. Тагирова К. Ф. Решение актуальных задач автоматизации добычи нефти на основе иерархической системы моделей // Мехатроника, автоматизация, управление. 2007. № 9. C. 37—40.

3. Тагирова К. Ф. Повышение эффективности добычи нефти на основе координации управления технологическими процессами и объектами // Вестник УГАТУ. 2007. Т. 10, № 2 (27). C. 48—52.

4. Ильясов Б. Г., Тагирова К. Ф., Комелин А. В. Самоорганизующаяся нейросетевая система диагностики установки электроцентробежного насоса // Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности. 2005. № 10. С. 20—23.

5. Ильясов Б. Г., Тагирова К. Ф., Комелин А. В. УЭЦН как сложный динамический объект управления // Технологии ТЭК. 2005. № 5. С. 94—99.

6. Нугаев И. Ф., Васильев В. И. Управление процессами скважинной добычи нефти на основе каскадных алгоритмов // Мехатроника, автоматизация, управление. 2015. № 5. С. 321—326.

7. Нугаев И. Ф., Искужин Р. В. Динамическая модель нефтедобывающей скважины на базе УЭЦН как объекта управления // Нефтегазовое дело. 2012. № 5.

8. Нугаев И. Ф., Искужин Р. В. Комплекс математических моделей для синтеза алгоритмов управления процессами в нефтедобывающих скважинах // Вестник УГАТУ. Сер. "Управление, вычислительная техника и информатика". 2012. Т.16, № 8(53). С. 36—44.

9. Нугаев И. Ф., Искужин Р. В. Анализ и синтез алгоритмов управления нефтедобывающей скважиной на базе электрического центробежного насоса // Электротехнические и информационные комплексы и системы. 2013. Т. 8, № 1. С. 18—20.

10. Konopczynski M. R., Moore W. R., Hailstone J. J. ESPs and Intelligent Completions // SPE Annual Technical Conference and Exhibition. San Antonio, Texas, 2002.

11. Gamboa J. A., Prado M. G. Review on ESP Surging Correlations and Models // SPE Production and Operations Symposium. Oklahoma City, USA, 2011.

12. Shimokata N., Yamada Y. Troubles, Problems and Improvement of ESP // Abu Dhabi International Petroleum Exhibition and Conference. Abu Dhabi, UAE, 2010.