В ПНИПУ создали систему управления для штанговых нефтяных насосов
Учёные Пермского политехнического университета разработали систему управления для штанговых нефтяных насосов, которая обещает значительно повысить эффективность нефтедобычи.
Система представляет собой сложный программный комплекс, работающий в режиме реального времени и постоянно адаптирующийся к меняющимся условиям функционирования оборудования. Как сообщают разработчики, их система позволяет решить проблему неравномерной работы традиционных штанговых насосов, которые имеют постоянную скорость, что приводит к значительным динамическим перегрузкам в различных узлах механизма.
Представьте себе колонну штанг — длинных металлических стержней, передающих усилие от подземного насоса к двигателю на поверхности. Движение этой колонны далеко не всегда равномерно. Наоборот, оно характеризуется колебаниями и вибрациями, вызываемыми множеством факторов: изменениями вязкости добываемой жидкости, неровностями скважины и другими геологическими особенностями.
Эти вибрации приводят к ускоренному износу деталей насоса, увеличению потребления электроэнергии и, как следствие, к частым и дорогостоящим ремонтам. Система, разработанная пермскими политехниками, решает эту проблему за счёт интеллектуального регулирования скорости работы двигателя насоса. Она непрерывно анализирует множество параметров, таких как напряжение и ток двигателя, и на основе этих данных в режиме реального времени корректирует скорость вращения, минимизируя пиковые нагрузки и вибрации.
Ключевым элементом системы, как заявляют учёные ПНИПУ, является цифровой двойник — компьютерная модель штангового насоса, созданная на основе известных физических характеристик оборудования. Она позволяет виртуально моделировать работу насоса при различных условиях и прогнозировать поведение системы без проведения дорогостоящих и длительных физических экспериментов. Зная реальные значения напряжения и тока двигателя, система вводит эти данные в цифровой двойник и на основе анализа получаемой информации рассчитывает оптимальную точку подвеса колонны штанг, что позволяет минимизировать вибрации и перегрузки.
Разработка ПО велась с использованием современных алгоритмов управления и обработки данных. В ПНИПУ написали специальный программный код, который не только обрабатывает данные с датчиков, но и оптимизирует работу двигателя. Испытания, проведённые на виртуальном двойнике, показали, что новая система управления способна снизить энергопотребление на 15-20%.
Доцент кафедры микропроцессорных средств автоматизации Евгений Солодкий подчёркивает, что система не требует установки дополнительного дорогостоящего измерительного оборудования. Она использует уже имеющиеся данные о работе двигателя.
