RU2256065C1 - Device for operation of electric down-pump in oil-gas well - Google Patents
Device for operation of electric down-pump in oil-gas well Download PDFInfo
- Publication number
- RU2256065C1 RU2256065C1 RU2004102005/03A RU2004102005A RU2256065C1 RU 2256065 C1 RU2256065 C1 RU 2256065C1 RU 2004102005/03 A RU2004102005/03 A RU 2004102005/03A RU 2004102005 A RU2004102005 A RU 2004102005A RU 2256065 C1 RU2256065 C1 RU 2256065C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- well
- pump
- submersible
- dynamic model
- block
- Prior art date
Links
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 claims abstract description 20
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 15
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 15
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 14
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 4
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 4
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 241000566515 Nedra Species 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 238000010009 beating Methods 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Description
Устройство для эксплуатации погружного электронасосного агрегата в нефтегазовой скважине относится к области добычи нефти и может быть использовано для повышения эффективности работы скважины.A device for operating a submersible electric pump unit in an oil and gas well relates to the field of oil production and can be used to increase the efficiency of the well.
Известно устройство, реализующее способ автоматического регулирования режима работы скважины, оборудованной погружным центробежным электронасосом [1]. Устройство содержит установленный в скважине погружной центробежный электронасос, включающий собственно насос и погружной приводной электродвигатель с глубинным манометром-термометром и протектором, насосно-компрессорные трубы, станцию управления с силовым трансформатором и силовым токоподводящим кабелем, глубинный канал связи, частотный преобразователь, регулируемый штуцер, обратный клапан и манометры, установленные на выкидной линии.A device is known that implements a method for automatically controlling the operating mode of a well equipped with a submersible centrifugal electric pump [1]. The device comprises a submersible centrifugal electric pump installed in the well, including the pump itself and the submersible drive motor with an in-depth manometer-thermometer and tread, tubing, a control station with a power transformer and a power supply cable, a deep communication channel, a frequency converter, an adjustable fitting, a return valve and pressure gauges mounted on the flow line.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, относится то, что данное устройство в реальном времени не может определить оптимальный режим работы системы “пласт - скважина - погружной насос” и поддерживать его, поскольку в устройстве отсутствуют блоки идентификации и адаптивный регулятор. Кроме того, дросселирование на устье скважины не обеспечивает энергосберегающие режимы работы электронасоса и потенциальный дебит скважины.The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using a known device include the fact that this device in real time cannot determine the optimal operating mode of the “reservoir - well - submersible pump” system and maintain it, since the device does not have identification blocks and adaptive regulator. In addition, throttling at the wellhead does not provide energy-saving modes of operation of the electric pump and the potential flow rate of the well.
Наиболее близким по совокупности признаков к заявляемому устройству является устройство для осуществления способа эксплуатации погружных центробежных насосных агрегатов в группе скважин [2]. Устройство содержит установленные в скважинах погружные центробежные насосные агрегаты с кабелями питания их электродвигателей, преобразователь частоты напряжения, датчики параметров состояния каждой скважины и ее насосного агрегата, подключенные к системе измерения и формирования сигналов управления электродвигателями, коммутирующие устройства для связи кабелей питания электродвигателей с промысловой электросетью и преобразователем частоты напряжения, блок определения оптимальной последовательности воздействий сигналами управления. Это устройство принято за прототип.The closest set of features to the claimed device is a device for implementing a method of operating submersible centrifugal pumping units in a group of wells [2]. The device comprises submersible centrifugal pumping units installed in the wells with power cables for their electric motors, a voltage frequency converter, state parameters sensors for each well and its pump unit, connected to a system for measuring and generating electric motor control signals, switching devices for connecting electric motor power cables to the field network and voltage frequency converter, unit for determining the optimal sequence of actions by control signals avleniya. This device is taken as a prototype.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата, относится то, что используемая в данном устройстве система измерения и формирования сигналов управления электродвигателями обеспечивает управление электронасосными агрегатами только по предварительно определенному заданию без привязки к изменяемым в реальном времени параметрам системы “пласт - скважина - погружной насос” и призабойной зоны пласта. Данное устройство не обеспечивает оптимальный режим работы скважин и качество переходных процессов при переключении питания электронасосных агрегатов.The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below include the fact that the system for measuring and generating electric motor control signals used in this device provides control of electric pump units only according to a predetermined task without reference to real-time parameters of the “reservoir - well - submersible pump” system ”And bottomhole formation zone. This device does not provide the optimal mode of operation of the wells and the quality of transients when switching the power of electric pump units.
Сущность изобретения заключается в том, что в устройство для эксплуатации погружного электронасосного агрегата в нефтегазовой скважине, содержащее установленный в скважине погружной электронасосный агрегат с кабелем питания его электродвигателя, блок погружной телеметрии с датчиками параметров состояния скважины и электронасосного агрегата, измеритель дебита, установленный на выкидной линии, преобразователь частоты напряжения, снабженный контроллером и соединенный со станцией управления, снабженной контроллером и подключенной к кабелю питания электродвигателя, задатчик режима работы, дополнительно введены адаптивный регулятор, блок динамической модели системы “пласт - скважина - погружной насос”, блок идентификации динамической модели, блок идентификации параметров призабойной зоны пласта. При этом выходы задатчика режима работы соединены с входами адаптивного регулятора, блока динамической модели системы “пласт - скважина - погружной насос” и блока идентификации параметров призабойной зоны пласта, выход которого соединен с входом задатчика режима работы, выход измерителя дебита соединен с входами блока идентификации динамической модели и блока идентификации параметров призабойной зоны пласта, вторые входы которых соединены с выходом станции управления, второй выход которой соединен со вторым входом адаптивного регулятора, выход которого подключен к входу преобразователя частоты напряжения, выходы блока динамической модели системы “пласт - скважина - погружной насос” и блока идентификации динамической модели соединены с третьим и четвертым входами адаптивного регулятора.The essence of the invention lies in the fact that in a device for operating a submersible electric pump unit in an oil and gas well, comprising a submersible electric pump unit installed in the well with a power cable for its electric motor, a submersible telemetry unit with sensors for well condition parameters and an electric pump unit, a flow meter installed on the flow line A voltage frequency converter equipped with a controller and connected to a control station equipped with a controller and connected to an electric motor power cable, an operating mode adjuster, an adaptive regulator, a dynamic model block of the reservoir – well – submersible pump system, a dynamic model identification block, and a formation bottom parameter identification block have been additionally introduced. In this case, the outputs of the operating mode setter are connected to the inputs of the adaptive controller, the unit of the dynamic model of the “reservoir - well - submersible pump” system and the unit for identifying parameters of the bottomhole formation zone, the output of which is connected to the input of the setter of the operating mode, the output of the flow meter is connected to the inputs of the dynamic identification unit model and unit for identifying parameters of the bottomhole formation zone, the second inputs of which are connected to the output of the control station, the second output of which is connected to the second input of the adaptive control a generator, the output of which is connected to the input of the voltage frequency converter, the outputs of the block of the dynamic model of the “reservoir - well - submersible pump” system and the identification block of the dynamic model are connected to the third and fourth inputs of the adaptive controller.
Достигаемый технический результат - повышение качества регулирования погружного электронасосного агрегата на заданные показатели производительности, сокращение времени переходных процессов, снижение нагрузки на электронасосный агрегат и затрат электроэнергии за счет учета реальных динамических характеристик системы “пласт - скважина - погружной насос”.Achievable technical result - improving the quality of regulation of a submersible electric pump unit for specified performance indicators, reducing the time of transient processes, reducing the load on the electric pump unit and energy costs by taking into account the real dynamic characteristics of the “reservoir - well - submersible pump” system.
На фиг.1 представлена структурная схема скважины, оборудованной погружным электронасосным агрегатом; на фиг.2 - график кривой восстановления давления; на фиг.3 - график индикаторной диаграммы; на фиг.4 - график расчетной характеристики скин-фактора; на фиг.5 - графики изменения забойного давления при выводе скважины на режим и его поддержания.Figure 1 presents a structural diagram of a well equipped with a submersible pump; figure 2 is a graph of the pressure recovery curve; figure 3 is a graph of the indicator chart; figure 4 is a graph of the calculated characteristics of the skin factor; figure 5 - graphs of changes in bottomhole pressure during the conclusion of the well to the mode and its maintenance.
Скважина, оснащенная погружным электронасосным агрегатом (фиг.1), содержит продуктивный пласт 1, эксплуатационную колонну 2, погружной приводной электродвигатель 3 с датчиком 4 температуры внутри его корпуса, насос 5, колонну 6 насосно-компрессорных труб, силовой токоподводящий кабель 7, блок 8 погружной телеметрии с датчиками 9 давления и 10 температуры скважинной жидкости на приеме насоса 5, датчиками 11 и 12 виброускорений в двух плоскостях корпуса электродвигателя 3, измеритель 13 дебита, например автоматическую групповую замерную установку, объемную или весовую, в выкидной линии 14 скважины, станцию 15 управления с встроенным контроллером и силовым трансформатором (на фиг.1 условно не показаны), преобразователь 16 частоты напряжения с встроенным контроллером (на фиг.1 условно не показан), задатчик 17 режима работы, адаптивный регулятор 18, блок 19 динамической модели системы “пласт - скважина - погружной насос”, блок 20 идентификации динамической модели, блок 21 идентификации параметров призабойной зоны пласта.A well equipped with a submersible electric pump unit (Fig. 1) contains a reservoir 1,
Источником скважинной жидкости является продуктивный пласт 1, сообщение с которым осуществляется через перфорационные отверстия в обсадной колонне 2 скважины. Основными параметрами погружного электронасосного агрегата, состоящего из насоса 5, например центробежного, и погружного приводного электродвигателя 3, является производительность QЖ (м3/сут), развиваемый напор Н (м вод. ст.), а также наличие на приеме насоса 5 давления не ниже заданного значения при различных частотах fI на выходе преобразователя 16 частоты напряжения. Погружной приводной электродвигатель 3 образует совместно с преобразователем 16 частоты напряжения и станцией 15 управления частотно-регулируемый привод, с помощью которого осуществляется управление частотой n вращения ротора электродвигателя 3 и, соответственно, насоса 5.The source of the borehole fluid is the reservoir 1, the communication with which is through the perforations in the
Силовой токопроводящий кабель 7 служит для подвода электроэнергии к погружному приводному электродвигателю 3 и передачи сигналов от блока 8 погружной телеметрии, включающего датчики 9 - 12, на поверхность.The power
Измеритель 13 дебита скважинной жидкости измеряет текущий дебит скважины, в том числе с разделением по продукту и воде.The
Станция 15 управления с встроенным контроллером и силовым трансформатором предназначена для управления, питания и защиты погружного приводного электродвигателя 3, обработки сигналов блока 8 погружной телеметрии и, совместно с преобразователем 16 частоты напряжения, для регулирования скорости вращения роторов погружного приводного электродвигателя 3 и насоса 5.The
Задатчик 17 режима эксплуатации скважины, выполненный обычно в виде автоматизированного рабочего места оператора (технолога) на основе персонального компьютера, установленного в диспетчерском пункте цеха добычи нефти, служит для вычисления потенциального дебита скважины в соответствии с ее гидродинамическими параметрами, задания выбранного оператором режима работы системы “пласт - скважина - погружной насос” и ввода сигнала управления в адаптивный регулятор 18.The master 17 operating mode of the well, usually made in the form of an automated workplace of the operator (technologist) based on a personal computer installed in the control room of the oil production department, is used to calculate the potential flow rate of the well in accordance with its hydrodynamic parameters, setting the system operating mode selected by the operator “ reservoir - well - submersible pump ”and input control signal into
Блок 19 динамической модели в соответствии с режимом работы системы “пласт - скважина - погружной насос” определяет ее расчетные параметры и совместно с адаптивным регулятором 18 служит для обеспечения потенциального дебита скважины.Block 19 of the dynamic model in accordance with the operating mode of the system “reservoir - well - submersible pump" determines its design parameters and together with
Блок 20 идентификации динамической модели определяет фактические параметры системы “пласт - скважина - погружной насос” в соответствии с ее выбранной расчетной моделью.The dynamic
Блок 21 идентификации параметров призабойной зоны пласта определяет гидродинамические параметры скважины для выбора с помощью задатчика 17 режима требуемого значения потенциального дебита.Unit 21 for identifying parameters of the bottom-hole zone of the formation determines the hydrodynamic parameters of the well to select, using the adjuster 17, the mode of the desired value of the potential flow rate.
Адаптивный регулятор 18 и блоки 19, 20 и 21 как функциональные звенья предлагаемого устройства могут быть реализованы программным (цифровым) способом с помощью программируемых контроллеров, в том числе контроллеров станции 15 управления и преобразователя 16 частоты напряжения.
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Жидкость из пласта 1 притекает через перфорационные отверстия в эксплуатационную колонну 2 скважины. Погружной приводной электродвигатель 3, снабженный датчиком 4 температуры внутри его корпуса, вращает ротор насоса 5. Далее жидкость по колонне 6 насосно-компрессорных труб подается на поверхность. Электропитание погружного приводного электродвигателя осуществляется по силовому токоподводящему кабелю 7. Датчики 9 и 10 блока 8 погружной телеметрии измеряют давление РПР и температуру ТПР на приеме насоса, датчики 11 и 12 - виброускорения αх и αY в двух плоскостях корпуса электродвигателя 3, а также насоса 5 с учетом их жесткого соединения и наличия общего ротора (вала). Информационные сигналы от блока 8 погружной телеметрии, включающего датчики 9-12, подаются в модулированной форме по силовому токоподводящему кабелю 7 на поверхность в станцию 15 управления. Измеритель 13 дебита скважинной жидкости, установленный в выкидной линии 14, измеряет текущий дебит скважины. Управление электропитанием с обеспечением необходимых защит от нештатных режимов по току, напряжению, температуре ТД внутри корпуса и виброускорениям αX и αY погружного приводного электродвигателя 3 осуществляет станция 15 управления.The fluid from the reservoir 1 flows through the perforations into the
Преобразователь 16 частоты напряжения устанавливает и регулирует (поддерживает) режим работы динамической системы “пласт - скважина - погружной насос” путем изменения производительности насосной установки в функции забойного давления скважины, соответствующей условию согласования характеристики истечения скважины, определяемой производительностью насоса 3, и характеристики притока скважины (реальной индикаторной диаграммы скважины).The voltage frequency converter 16 sets and regulates (maintains) the operating mode of the dynamic system “reservoir - well - submersible pump” by changing the productivity of the pumping unit as a function of the bottomhole pressure of the well corresponding to the condition for matching the characteristics of the flow of the well, determined by the productivity of
Проведение гидродинамических исследований (ГДИ) скважины, в частности снятие КВД и индикаторной диаграммы (ИД), в общем случае сопряжено с трудоемкими работами, связанными с необходимостью замеров давления на забое глубинными манометрами, либо “отбивкой” динамического уровня. Предлагаемое устройство существенно облегчает эти процедуры, позволяя строить КВД и ИД в автоматическом режиме без дополнительных спускоподъемных операций.Conducting hydrodynamic studies (GDI) of the well, in particular the removal of the HPC and the indicator diagram (ID), in the general case, is associated with laborious work associated with the need to measure pressure at the bottom with depth gauges, or “beating” the dynamic level. The proposed device greatly facilitates these procedures, allowing you to build the KVD and ID in automatic mode without additional tripping operations.
С выхода измерителя 13 дебита на первый вход блока 21 идентификации параметров призабойной зоны пласта подается сигнал текущего дебита QЖ, с выхода станции 15 управления, обрабатывающий сигнал блока 8 погружной телеметрии, на второй вход блока 21 подается сигнал давления PПР на приеме насоса 5.From the output of the
При подаче с выхода задатчика 17 режима сигнала остановки скважины в блоке 21 идентификации определяется КВД. При этом по показаниям датчика 9 через определенные промежутки времени там же регистрируются значения давления РПР скважинной жидкости на приеме насоса 5, пересчитываются в значения забойного давления РЗ, строится КВД (фиг.2).When a well stop signal is supplied from the output of the setter 17 in the identification unit 21, the IDC is determined. Moreover, according to the testimony of the
Пластовое давление РПЛ определяется как значение РЗ, при котором КВД принимает положение, близкое к горизонтальному. По значению пластового давления рассчитывается депрессия ΔPД на каждом из режимов:The reservoir pressure P PL is defined as the value of P Z at which the pressure drop assumes a position close to horizontal. Depression ΔP D for each of the modes is calculated from the value of reservoir pressure:
ΔPД=PПЛ-PЗ.ΔP D = P PL -P Z.
ИД определяется методом установившихся режимов. Для этого с выхода задатчика 17 режима подается сигнал управления преобразователем 16 частоты напряжения. Адаптивный регулятор 18 отрабатывает заданный сигнал, приводя систему “пласт - скважина - погружной насос” в установившийся режим. Данные о давлении скважинной жидкости на приеме насоса (РПР) с выхода датчика 9 давления и о дебите скважинной жидкости с выхода измерителя 13 дебита подаются в блок 21 идентификации параметров призабойной зоны пласта для построения ИД в виде РЗ=РЗ(QЖ) и ее дальнейшей интерпретации в классическую форму QЖ=QЖ(ΔРД) (фиг.3).ID is determined by the steady state method. To this end, from the output of the mode master 17, a control signal is supplied to the
Коэффициент продуктивности К скважины также определяется на установившихся режимах, когда приток из скважины (QС) равен заданному отбору жидкости (QЖ). Для этого на графике зависимости QЖ=QЖ(ΔРД) определяется угловой коэффициент прямолинейного участка кривой, который является значением коэффициента продуктивности:The productivity coefficient K of the well is also determined in steady-state conditions when the inflow from the well (Q C ) is equal to the specified fluid withdrawal (Q W ). For this, the dependence of Q Ж = Q Ж (ΔР Д ) determines the angular coefficient of the rectilinear portion of the curve, which is the value of the productivity coefficient:
По КВД также рассчитывается скин-фактор, например по методике, согласно которой строится кривая зависимости ΔP=ΔP(lnt) и находится значение углового коэффициента i.The skin factor is also calculated by the HPC, for example, by the method according to which the dependence curve ΔP = ΔP (lnt) is built and the value of the angular coefficient i is found.
Выражение для определения ΔР=ΔP(lnt) имеет вид [3]:The expression for determining ΔР = ΔP (lnt) has the form [3]:
или ΔР=ilnt-A, or ΔP = ilnt-A,
где Where
k - проницаемость коллектора;k is the permeability of the reservoir;
μ - динамическая вязкость нефти в пластовых условиях;μ is the dynamic viscosity of oil in reservoir conditions;
h - эффективная толщина пласта;h is the effective thickness of the reservoir;
χ - пьезопроводность;χ - piezoconductivity;
rс - радиус скважины;r with - well radius;
S - скин-фактор.S is the skin factor.
Отсюда находят параметры:From here the parameters are found:
где ε - гидропроводность пласта.where ε is the hydraulic conductivity of the reservoir.
Тогда проницаемость коллектора:Then the permeability of the reservoir:
Пьезопроводность и приведенная пьезопроводность рассчитываются соответственно как:The piezoconductivity and reduced piezoconductivity are calculated respectively as:
где m - открытая пористость;where m is the open porosity;
βЖ - сжимаемость жидкости;β W - compressibility of the liquid;
βП - сжимаемость поровых каналов;β P - compressibility of pore channels;
rпp - приведенный радиус.r pp is the reduced radius.
Приведенный радиус скважины:Reduced well radius:
Скин-фактор:Skin factor:
Другим распространенным методом расчета скин-фактора является определение значения давления в скважине РС, являющееся точкой пересечения продолжения прямолинейного участка графика с осью ординат (фиг.4).Another common method for calculating the skin factor is to determine the pressure value in the well P C , which is the intersection point of the continuation of the rectilinear section of the graph with the ordinate axis (Fig. 4).
Далее скин-фактор рассчитывается по формуле [4]:Next, the skin factor is calculated by the formula [4]:
где b - объемный коэффициент нефти.where b is the volumetric coefficient of oil.
Такие параметры, как эффективная толщина пласта h, вязкость жидкости μ, открытая пористость m, сжимаемость жидкости βЖ и сжимаемость поровых каналов βП полагают известными.Such parameters as effective formation thickness h, fluid viscosity μ, open porosity m, fluid compressibility β Ж and compressibility of pore channels β П are considered known.
Гидропроводность также можно рассчитать с использованием коэффициента продуктивности из формулы [5]:Hydraulic conductivity can also be calculated using the coefficient of productivity from the formula [5]:
где Rk - радиус контура питания.where R k is the radius of the power circuit.
Таким образом, в блоке 21 идентификации параметров призабойной зоны пласта в режиме реального времени определяются потенциальный дебит скважины и гидродинамические параметры призабойной зоны пласта.Thus, in block 21 of the identification of the parameters of the bottom-hole formation zone, the potential well production rate and the hydrodynamic parameters of the bottom-hole formation zone are determined in real time.
В зависимости от сигнала задания режима, формируемого преобразователем 16 частоты напряжения по сигналу задатчика 17 режима, погружной приводной электродвигатель 3 вращает с определенной частотой ротор насоса 5, откачивающего скважинную жидкость QЖ.Depending on the mode command signal generated by the
Для построения алгоритма оптимального управления на выбранном режиме система “пласт - скважина - погружной насос” описана линеаризованными уравнениями в виде последовательных апериодических звеньев с передаточными функциями:To build an optimal control algorithm for the selected mode, the “reservoir - well - submersible pump" system is described by linearized equations in the form of sequential aperiodic links with transfer functions:
где kЭЦН, ТЭЦН - коэффициент передачи и постоянная времени соответственно электронасосного агрегата;where k ESP , T ESP - transmission coefficient and time constant, respectively, of the electric pump unit;
kСКВ, ТСКВ - коэффициент передачи и постоянная времени соответственно скважины;k SLE , T SLE - transmission coefficient and time constant, respectively, of the well;
p - оператор Лапласа.p is the Laplace operator.
Блок 19 динамической модели системы “пласт - скважина - погружной насос” воспроизводит ее в виде двух последовательно соединенных апериодических звеньев:Block 19 of the dynamic model of the system “reservoir - well - submersible pump" reproduces it in the form of two series-connected aperiodic links:
где - расчетные коэффициент передачи и постоянная времени соответственно электронасосного агрегата;Where - the estimated transmission coefficient and time constant, respectively, of the electric pump unit;
- расчетные коэффициент передачи и постоянная времени соответственно скважины. - estimated transmission coefficient and time constant, respectively, of the well.
В первом звене - расчетной модели электронасосного агрегата сигнал напряжения определенной частоты и амплитуды Uf преобразуется в дебит скважинной жидкости QЖ. Во втором звене - расчетной модели “пласт - скважина” откачивание скважинной жидкости QЖ приводит к изменению забойного давления РЗ. Постоянную времени первого звена можно определить по данным испытаний электронасосного агрегата. Постоянную времени системы “пласт - скважина” (второго звена) можно определить из предварительно снятой КВД. При этом In the first link - the calculation model of the electric pump unit, the voltage signal of a certain frequency and amplitude U f is converted into the flow rate of the well fluid Q Ж. In the second link - the calculation model “reservoir - well” pumping out of the well fluid Q Ж leads to a change in the bottomhole pressure R З. First link time constant can be determined by test data of the electric pump unit. Time constant “reservoir - well” systems (second link) can be determined from previously removed HPC. Wherein
Расчетную модель системы “пласт - скважина - погружной насос” во всем диапазоне режимов работы можно также представить в виде системы дифференциальных уравнений:The calculation model of the system “reservoir - well - submersible pump" in the entire range of operating modes can also be represented in the form of a system of differential equations:
где АP, ВP, CP, DP - заданные матрицы расчетных коэффициентов;where A P , B P , C P , D P - given matrix of calculated coefficients;
Реальная система “пласт - скважина - погружной насос” является нелинейным непрерывным объектом, описываемым уравнениями:The real system “reservoir - well - submersible pump" is a nonlinear continuous object described by the equations:
где А, В, С, D - матрицы коэффициентов;where A, B, C, D - matrix of coefficients;
H(QЖ); G(Uf); U(Pз); R(QЖ) - нелинейные функции.H (Q W ); G (U f ); U (P s ); R (Q W ) - nonlinear functions.
Блок 20 идентификации динамической модели содержит модель идентифицируемых параметров [6] системы “пласт - скважина - погружной насос”:
где матрицы АМ, ВМ, СМ, DМ включают перестраиваемые коэффициенты аМ, bM, cM, dM, равные по окончании процесса идентификации коэффициентам а, b, с, d уравнений, описывающих систему “пласт - скважина - погружной насос”.where the matrices A M , B M , C M , D M include tunable coefficients a M , b M , c M , d M , equal at the end of the identification process to the coefficients a, b, c, d of equations describing the “reservoir - well - submersible pump".
Для минимизации разностей коэффициентов ΔA=A-AM; ΔВ=В-ВM; ΔС=С-CM; ΔD=D-DM выбраны функции Ляпунова в виде положительно определенных квадратичных форм:To minimize the difference in coefficients ΔA = AA M ; ΔB = B-B M ; ΔC = C-C M ; ΔD = DD M , the Lyapunov functions are chosen in the form of positive definite quadratic forms:
где К, L, М, N - положительные определенные диагональные матрицы заданных постоянных коэффициентов;where K, L, M, N are positive definite diagonal matrices of given constant coefficients;
ΔАT, ΔВT, ΔСT, ΔDT - транспонированные матрицы разностей коэффициентов.ΔА T , ΔВ T , ΔС T , ΔD T are transposed matrices of coefficient differences.
В режиме реального времени блок 20 идентификации динамической модели определяет коэффициенты матриц АM, ВM, CM, DМ и выдает управляющие сигналы на адаптивный регулятор 18. Процесс идентификации устойчиво сходим.In real time, the dynamic
Сравнение расчетных коэффициентов матриц АP, ВP, СP, DP и идентифицируемых коэффициентов матриц АM, ВM, CM, DМ происходит в адаптивном регуляторе 18. Сигналы разностей коэффициентов уравнений, описывающих реальную систему “пласт - скважина - погружной насос”, и эталонных коэффициентов δA=AM-AP; δB=bM-bP; δC=CM-CP; δD=DM-DP служат для настройки адаптивного регулятора 18.Comparison of the calculated coefficients of the matrices А P , В P , С P , D P and identifiable coefficients of the matrices А M , В M , C M , D М occurs in
Сигнал управления погружным насосом на выходе адаптивного регулятора 18 имеет вид:The control signal of the submersible pump at the output of the
С целью обеспечения устойчивости динамической системы “пласт - скважина - погружной насос” задана функция Ляпунова в виде положительно определенной квадратичной формыIn order to ensure the stability of the dynamic system “reservoir - well - submersible pump" the Lyapunov function is set in the form of a positive definite quadratic form
где Р - положительно определенная матрица коэффициентов.where P is a positive definite matrix of coefficients.
Управление w ищется в виде:The control w is sought in the form:
где Where
Гиперплоскость σ переключения управления в скользящем режиме:Hyperplane σ switching control in a sliding mode:
Адаптивный регулятор 18, блок 19 динамической модели системы “пласт - скважина - погружной насос”, блок 20 идентификации динамической модели, блок 21 идентификации параметров призабойной зоны пласта могут быть реализованы в виде программных блоков с помощью кустового контроллера или компьютера автоматизированного рабочего места оператора, на основе которого реализован задатчик 17 режима.
ЛитератураLiterature
1. Пат. 2140523 RU, МПК Е 21 В 43/00. Способ автоматического регулирования режима работы скважины, оборудованной погружным центробежным насосом /В.О.Кричке (RU). - 97110564/03; Заявл. 24.06.99; Опубл. 10.04.01.1. Pat. 2140523 RU, IPC E 21 V 43/00. A method for automatically controlling the operating mode of a well equipped with a submersible centrifugal pump / V.O. Krichke (RU). - 97110564/03; Claim 06/24/99; Publ. 04/10/01.
2. Пат. 2050472 RU, МПК F 04 D 15/00, F 04 D 13/10, Е 21 В 43/12. Способ эксплуатации погружных центробежных насосных агрегатов в группе скважин и устройство для его осуществления /П.Т.Семченко, И.А.Гордон (RU). - 5023311/06; Заявл. 23.12.91; Опубл. 20.12.95.2. Pat. 2050472 RU, IPC F 04
3. Регламент гидродинамических исследований нефтедобывающих и водонагнетательных скважин на нефтяных и нефтегазовых месторождениях №13-С01-01. М.: - НК “ЮКОС ЭП”, 2002. - С.42.3. The regulation of hydrodynamic studies of oil producing and water injection wells in oil and gas fields No. 13-C01-01. M .: - NK "YUKOS EP", 2002. - P.42.
4. Персиянцев М.Н. Добыча нефти в осложненных условиях. - М.: Недра, 2000. - С.307.4. Persiyantsev M.N. Oil production in difficult conditions. - M .: Nedra, 2000. - P.307.
5. Методика расчета забойного давления и потенциального дебита скважин. - Уфа: 000 “ЮганскНИПИнефть”, 2001. - С.31.5. Methodology for calculating bottom-hole pressure and potential well production. - Ufa: 000 “YuganskNIPIneft”, 2001. - P.31.
6. Справочник по теории автоматического управления /Под ред. А.А.Красовского. - М.: Наука. Гл. ред. физ. - мат. лит., 1987. - С.254.6. Reference on the theory of automatic control / Ed. A.A. Krasovsky. - M .: Science. Ch. ed. physical - mat. lit., 1987. - p. 254.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004102005/03A RU2256065C1 (en) | 2004-01-22 | 2004-01-22 | Device for operation of electric down-pump in oil-gas well |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004102005/03A RU2256065C1 (en) | 2004-01-22 | 2004-01-22 | Device for operation of electric down-pump in oil-gas well |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2256065C1 true RU2256065C1 (en) | 2005-07-10 |
Family
ID=35838415
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004102005/03A RU2256065C1 (en) | 2004-01-22 | 2004-01-22 | Device for operation of electric down-pump in oil-gas well |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2256065C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7624800B2 (en) | 2005-11-22 | 2009-12-01 | Schlumberger Technology Corporation | System and method for sensing parameters in a wellbore |
RU2468191C2 (en) * | 2007-04-19 | 2012-11-27 | Бейкер Хьюз Инкорпорейтед | System and method, which are used for monitoring physical state of operational equipment of well and controlling well flow rate |
RU2605972C2 (en) * | 2014-07-28 | 2017-01-10 | Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина (ПАО "Татнефть" им. В.Д. Шашина) | Bottom-hole zone characteristics determining system in stripped wells |
-
2004
- 2004-01-22 RU RU2004102005/03A patent/RU2256065C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7624800B2 (en) | 2005-11-22 | 2009-12-01 | Schlumberger Technology Corporation | System and method for sensing parameters in a wellbore |
RU2468191C2 (en) * | 2007-04-19 | 2012-11-27 | Бейкер Хьюз Инкорпорейтед | System and method, which are used for monitoring physical state of operational equipment of well and controlling well flow rate |
RU2605972C2 (en) * | 2014-07-28 | 2017-01-10 | Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина (ПАО "Татнефть" им. В.Д. Шашина) | Bottom-hole zone characteristics determining system in stripped wells |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7558699B2 (en) | Control system for centrifugal pumps | |
US20200300050A1 (en) | Frac pump automatic rate adjustment and critical plunger speed indication | |
US5735346A (en) | Fluid level sensing for artificial lift control systems | |
Pavlov et al. | Modelling and model predictive control of oil wells with electric submersible pumps | |
CN106948796A (en) | Pumping control device and method for pumping unit during non-stop | |
BR112016010973B1 (en) | WELL CONTROL SYSTEM | |
CN104570991A (en) | Indicator diagram-based pumping unit regulation and control method | |
RU111190U1 (en) | OIL PRODUCING WELL WITH ARTIFICIAL INTELLIGENCE | |
CN114482885B (en) | Intelligent control system for pressure-controlled drilling | |
US20250027500A1 (en) | Methods related to startup of an electric submersible pump | |
CN201531400U (en) | Intelligent drainage and production device for immersed pump in coal bed gas wells | |
CN107939352A (en) | Oil well based on electric work figure becomes discharge capacity production regulation and control method | |
CN113027387B (en) | Oil well interval pumping control system and method | |
RU2475640C2 (en) | Method of hydrodynamic investigations of oil wells equipped with electric-centrifugal pumps with converter of current frequency | |
EP0756065A1 (en) | System for controlling production from a gas-lifted oil well | |
RU2256065C1 (en) | Device for operation of electric down-pump in oil-gas well | |
RU2250357C2 (en) | Method for operating well by electric down-pump with frequency-adjusted drive | |
RU2532488C1 (en) | Method to optimise oil production | |
RU2380521C2 (en) | Method of oil withdrawal from high gas content well and electroloading equipment for it | |
RU2283425C2 (en) | Method for bringing formation-well-pump system into effective operating mode with the use of indicator diagram | |
RU2346156C1 (en) | Hydrocarbon material extraction control system | |
US11466704B2 (en) | Jet pump system with optimized pump driver and method of using same | |
US11649705B2 (en) | Oil and gas well carbon capture system and method | |
CN212723698U (en) | Intelligent drainage and mining control system for coal bed gas | |
Muravyova et al. | Application of bottom hole pressure calculation method for the management of oil producing well |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060123 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20070510 |
|
PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20070726 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080123 |