Методи аналізу та оптимізації електромеханічних систем штангових нафтовидобувних установок

Рис. 8 Залежності струму статора (1) та моменту (2) на валу АД

Рис. 9 Залежність ковзання ротора АД від кута повороту кривошипа

Викладений метод розрахунку дає змогу розрахувати періодичний режим при заданому законі зміни навантаження. Однак на практиці іноді необхідно дослідити вплив на періодичні залежності координат стаціонарного динамічного режиму деякої змінної (або параметра), прийнятої за незалежну. Іншими словами, необхідно мати множину періодичних режимів, які відповідають сукупності значень незалежної змінної, тобто багатовимірну характеристику періодичного процесу як сукупності залежностей координат режиму від однієї змінної. Для розрахунку такої характеристики необхідно отриману шляхом сплайн-апроксимації вихідної системи ДР нелінійну алгебричну систему вигляду (20) продиференціювати по координаті о, прийнятій за незалежну. Ця координата може входити до системи рівнянь або бути введена в неї як параметр. В результаті отримаємо систему ДР вигляду

. (23)

Інтегруючи нелінійне векторне ДР (23) одним із чисельних методів в межах зміни незалежної змінної о (від о1 до о2), отримаємо необхідну багатовимірну статичну характеристику у вигляді залежностей вузлових значень координат режиму (компонент вектора ) від аргументу о, тобто .

Верстат-гойдалка працює в режимі вимушених коливань, зумовлених періодично-змінним характером навантаження. Крім того, в штангах виникають власні коливання, зумовлені зміною напружень в штангах, що може призвести до появи резонансних явищ. Крім механічного резонансу, в установках може виникати електричний резонанс, зумовлений наявністю косинусних конденсаторів, що потребує додаткових досліджень. На основі розробленого методу розрахунку стаціонарних динамічних режимів розроблено алгоритм, який дає змогу досліджувати резонансні явища шляхом розв'язування крайової задачі, а також знаходити значення ємності, при яких виникає резонанс.

У п'ятому розділі викладено теоретичні основи оптимізації роботи електромеханічної системи ШГПУ, які базуються на розроблених в попередніх розділах математичних моделях та методах аналізу.

Одним із важливих чинників раціонального використання технологічного обладнання, підвищення надійності роботи та покращення енергетичних показників є правильне зрівноваження верстатів-гойдалок. Для оцінки ступеня зрівноваженості верстата-гойдалки здебільшого користуються виміряними максимальними значеннями струму або активної потужності двигуна під час руху плунжера вверх та вниз. Такий підхід має низку недоліків щодо достовірності, трудомісткості та точності. Крім того, експериментальні дослідження неможливі на етапі проектування, а зрівноваження лише за максимальними та мінімальними значеннями струму чи потужності не несе інформації про їх зміну в інтервалі між максимумами.

Найбільш ефективно дослідити збалансованість верстата-гойдалки можна на основі викладеного в розділі 4 методу розрахунку статичних характеристик. Для цього в рівнянні (23) незалежною змінною (позначеною через о) необхідно прийняти вагу Gk зрівноважувального вантажу на кривошипі, який входить до рівняння моменту навантаження електроприводу ШГПУ. У результаті отримаємо

. (24)

Інтегруючи систему ДР (24) по Gк, отримаємо залежність вузлових значень струмів контурів та швидкості обертання ротора АД від Gк. Дослідження впливу розміщеного на балансирі зрівноважувального вантажу здійснюється аналогічно.

На рис.10 наведені періодичні залежності моменту на валу двигуна при різних значеннях маси розміщеного на кривошипі зрівноважувального вантажу за умови одного і того ж закону Р0 = Р0() зміни сили, яка діє на головку балансира.

На рис.11 наведені криві зміни дисперсії струму двигуна та його активної потужності від коефіцієнта зрівноваження за активною потужністю. Дослідження проводились для різних величин максимального зусилля в полірованому штоці: 1 - 73 кН, 2 - 68 кН, 3 - 64 кН, 4 - 55 кН, які відповідали різним довжинам штанг. Отримані результати показують зниження споживання активної потужності в установках із зрівноваженим верстатом-гойдалкою.

При зрівноваженому верстаті-гойдалці (Кп 0) дисперсія струму привідного асинхронного двигуна є найменшою і він споживає найменшу потужність.

На основі розробленого алгоритму можна реалізувати естіматор коефіцієнта зрівноваження верстата-гойдалки.

Це дає можливість обслуговуючому персоналу в процесі експлуатації ШГПУ встановлювати оптимальний ступінь зрівноваженості верстата-гойдалки. Використання естіматора дає змогу отримати залежності й інших величин, на підставі яких можна встановити оптимальний з точки зору енергоспоживання та обмежень по нагріву двигуна режим експлуатації свердловини.

а)

б)

Рис. 10 Періодичні залежності моменту на валу двигуна при двох варіантах значення маси розміщеного на кривошипі верстата-гойдалки зрівноважувального вантажу

а)

б)

Рис. 11 Залежності дисперсії струму (а) та середньої активної потужності (б) двигуна від коефіцієнта зрівноваження

Циклічний характер навантаження АД електроприводів ШГПУ призводить до недовикористання їх встановленої потужності при повному завантаженні за нагріванням, тому вибір електричного двигуна для приводу ШГПУ пов'язаний з проблемами техніко-економічного характеру. Крім того, невдалий вибір привідного двигуна або системи керування може призвести до його незапуску при певному положенні балансира. Як свідчить практика, номінальна потужність встановлених на верстатах-гойдалках електричних двигунів здебільшого не відповідає реальному навантаженню, а тому вони працюють з низьким коефіцієнтом використання.

Для вибору потужності двигуна для ШГПУ використовуються емпіричні формули, за якими визначається середнє значення потужності, і коефіцієнт форми kф кривої періодичної зміни навантаження. Необхідне значення потужності двигуна при цьому визначають за формулою , однак визначення kф в умовах експлуатації ШГПУ є складною задачею. А тому вибір двигуна лише за коефіцієнтом форми недостатній і потребує більш детальних досліджень, які можна здійснити лише на основі адекватних математичних моделей.

Двигун необхідно вибирати, виходячи як з умов нагрівання, так і з умов забезпечення необхідного пускового та максимального моментів при оптимальному зрівноваженні. Ці умови взаємопов'язані і потребують комплексних усесторонніх досліджень. Очевидно, що оптимальним є вибір потужності АД ШГПУ за середньоквадратичними значеннями потужності та струму статора

; . (25а,б)

Розрахунок стаціонарного режиму здійснюється за викладеним в п. 4 алгоритмом, в результаті визначається вектор вузлових значень координат режиму, який складається з N векторів

; (j = 1,…, N), (26)

на основі яких визначаються значення струмів статора - ротора - , де ; , та активної потужності , а це дає змогу розрахувати їх середньоквадратичні значення та тепловий режим двигуна.

Одним із шляхів зменшення втрат електроенергії під час експлуатації нафтовидобувних установок є підвищення коефіцієнта потужності (cosц). Оскільки не тільки пускові, але й усталені режими роботи електроприводу ШГПУ динамічні, то для компенсації реактивної потужності оптимальним є регулювання значення ємності косинусних конденсаторів у відповідності до зміни реактивної складової струму АД.

Для цього використовується викладений в розділі 3 алгоритм, згідно з яким процес пуску розглядається як сукупність квазіперіодичних процесів, для кожного з яких за значенням ковзання s, використовуючи таблицю попередньо розрахованих значень, знаходимо струми і на їх підставі визначаємо залежність величини ємності конденсаторів від ковзання. Для підтримування під час пуску коефіцієнта потужності установки на рівні cosц2, необхідно змінювати величину ємності конденсаторів у відповідності із законом

, (27)

де значення активної P(s), та реактивної Q(s) потужностей двигуна для заданого ковзання s визначаються на підставі відповідних значень струмів.

На рис.12 наведені розраховані у відповідності з викладеним вище алгоритмом залежності від часу діючого значення струму в лінії (у відн. од.) під час пуску двигуна 4АР160S4У3 в електроприводі верстата-гойдалки 7СК8-3,5-4000 за відсутності компенсації реактивної потужності і з компенсацією при значенні коефіцієнта потужності установки cosц = 0,8.

На рис. рис.13 наведені періодичні залежності активної і реактивних потужностей двигуна та потужності конденсаторів, необхідної для забезпечення коефіцієнта потужності установки cos ц = 0,95.

Рис. 12 Залежності струму в лінії під час пуску АД за відсутності компенсації реактивної потужності (1) і з нею (2) при cosц = 0,8

Рис. 13 Періодичності залежності активної (1) і реактивних потужностей двигуна (2) та конденсаторів (3), які забезпечують cos ц = 0,95

Для визначення закону зміни ємності конденсаторів в стаціонарному режимі протягом періоду роботи установки необхідно за викладеним в розділі 4 алгоритмом визначити періодичні залежності координат. Задавшись необхідним значенням коефіцієнта потужності (cosц2), визначаємо для кожної вузлової точки періоду обертання кривошипа необхідне значення ємності за формулою

, (28)

де , - активна та реактивна потужності двигуна, які відповідають j-ій вузловій точці періоду повороту кривошипа. Періодичність зміни навантаження і відповідно струмів визначає періодичний закон зміни величини ємності в функції кута повороту кривошипа , який нескладно реалізувати на практиці. Завдяки високій ефективності розробленого алгоритму такий розрахунок здійснюється в реальному часі протікання процесу.

У шостому розділі розроблена система контролю і оперативного керування процесом нафтовидобутку.

Оптимізація експлуатації нафтового родовища потребує як забезпечення оптимальної організації роботи всіх установок, так і оптимізації роботи кожної свердловини. конкретної установки. Поза тим, оптимізація процесу нафтовидобутку з конкретної свердловини може бути реалізована лише на підставі достовірної інформації про стан глибиннопомпового обладнання та відповідного програмного забезпечення, яке б забезпечувало аналіз роботи установки та давало змогу приймати рішення про формування відповідних законів керування.

Продуктивність помпової установки залежить як від технічних параметрів, так і динамічного рівня рідини у свердловині, які з часом погіршуються. Оптимальним режимом експлуатації свердловини є такий, коли динамічний рівень встановлюється на глибині прийому плунжерної помпи. Рівноваги між притоком і відбором, при видобутку нафти з малодебітних свердловин (кількість яких з кожним роком зростає) за допомогою сучасних нерегульованих верстатів-гойдалок, досягають, реалізуючи режим періодичної експлуатації. При цьому зменшується зношування обладнання і витрати електроенергії.

На теперішній час періодична експлуатація свердловин із штанговими глибинними помпами переважно здійснюється ручним вмиканням і вимиканням електродвигуна приводу верстата-гойдалки. Однак найвищої ефективності періодичної експлуатації можна досягнути лише за умови створення і використання досконалих автоматизованих систем керування електроприводами верстатів-гойдалок. Для цього необхідно мати відповідні засоби автоматизованої діагностики і контролю роботи ШГПУ, обробки отриманої інформації, що можна здійснити на підставі відповідних комп'ютерних програмних засобів.

Розроблена нами автоматизована система керування та технічної діагностики обладнання ШГПУ заснована на відомих технологіях SCADA-систем - систем збору даних і оперативного диспетчерського керування. Для автоматизації процесу видобування нафти для облаштування нафтопромислів України пропонується трирівнева ієрархічна структура комплексу механічних та програмних засобів для дистанційного контролю і керування розосередженими об'єктами нафтопромислу. Перший рівень - локальні засоби керування та захисту обладнання свердловини. Вони складають блок керування ШГПУ і забезпечують оперативне відключення установки при виникненні аварійних ситуацій з видачею повідомлень на вищий рівень. Основним функціональним вузлом цих блоків є контролери. До другого рівня належить сервер системи, який за допомогою мережі передачі даних здійснює оперативний контроль і функціональну діагностику ШГПУ. До третього рівня належать АРМ-и користувачів-спеціалістів, які з'єднані із сервером через локальну мережу або Інтернет.

Система представляє собою розподілений інформаційно-вимірювальний комплекс, в склад якого входять уніфіковані блоки керування контрольованих пунктів (КП) і центральний пункт керування (ЦПК) - сервер, які з'єднуються між собою за допомогою каналів зв'язку. Для умов нафтопромислу пропонується використовувати комбіновану систему зв'язку з використанням різних каналів передачі даних, яка враховує специфічні особливості розташування об'єктів КП. Загалом, незалежно від вибраних каналів зв'язку, структурна схема системи автоматизованого контролю має вигляд, наведений на рис. 14.

Програмне забезпечення САК має дві частини: серверну і клієнтську. Серверна частина розміщується на ЦПК, а клієнтська - на робочих місцях користувачів (Work Stations).Уся інформація, необхідна для забезпечення функціонування САК і про роботу самої САК, зберігається в системі управління базою даних (СУБД), яка може бути розподіленою чи віддаленою. Основні функції системи наступні: автоматичний контроль та керування роботою ШГПУ з урахуванням режимів та параметрів їх експлуатації; автоматичний захист обладнання ШГПУ, попередження та розпізнавання аварійних ситуацій; технічна діагностика роботи обладнання ШГПУ шляхом зняття і обробки динамограм на ЦПК; автоматичне дослідження роботи свердловин, з метою визначення і встановлення раціональних режимів експлуатації, визначення коефіцієнтів подачі та заповнення помпи; автоматичний розрахунок продуктивності свердловини і енерговитрат; створення бази даних про роботу свердловин; доступ до бази даних різних користувачів з видачею інформації про режими роботи та стан об'єктів керування (свердловин). Запропонована система САК-ШГПУ вперше впроваджена в Україні. Експериментальний зразок системи експлуатується на Бориславському нафтопромислі НГВУ “Бориславнафтогаз” з 2002р. донині. Структура системи САК-ШГПУ є гнучкою, що дозволяє пристосувати її до автоматизації інших об'єктів нафтовидобутку, а також для вирішення задач, що виникають в процесі удосконалення та розвитку технології видобування нафти за допомогою ШГПУ.

Система “свердловина - штангова глибиннопомпова установка” є складним технічним об'єктом керування, який працює в умовах невизначеності. Забезпечити можливість оперативного контролю параметрів роботи ШГПУ з необхідною точністю є складною задачею внаслідок специфіки об'єкту та умов його експлуатації. Нині в основному застосовуються два підходи до діагностування стану ШГПУ - за динамограмою або за ватметрограмою. Найбільш поширеним способом контролю поточних параметрів роботи ШГПУ є процес зняття динамограми Р0 = f (S). Для отримання такої інформації застосовують давачі, які встановлюються на елементах конструкції верстата-гойдалки. Діагностувати стан обладнання ШГПУ за допомогою динамограми без використання давача зусилля можна на основі розробленої моделі установки і програми розрахунку стаціонарних режимів, використовуючи відомі функціональні залежності з урахуванням зрівноваження верстата-гойдалки та втрат у його механізмах. Залежність зусилля P0 у полірованому штоці від моменту Мкр, який діє на кривошип, визначається з формули (8), а електромагнітний момент визначається за значеннями виміряних струмів фаз статора АД. Таким чином, за допомогою математичної моделі (естіматора) можна визначити залежність зусилля у полірованому штоці від моменту на валу двигуна та побудувати динамограму P0 = f (S). Вхідними величинами такої моделі є значення фазних напруг і струмів двигуна, які легко виміряти, та сигнал від давачів крайніх положень кривошипа. Запропонований естіматор використовується для побудови системи оперативного контролю та керування роботою ШГПУ. Спрощена функціональна схема такої системи наведена на рис.15, де позначено: Р - редуктор; БД - база даних; ДП - давачі крайніх положень кривошипа; ПК - персональний комп'ютер. Інформація про величину зусилля у полірованому штоці, визначену естіматором, та про положення кривошипа подаються до персонального комп'ютера для подальшої обробки. Аналіз та обробка результатів дають змогу за допомогою розробленого алгоритму вибрати та встановити необхідний режим роботи ШГПУ.

Рис. 14 Структурна схема системи автоматизованого контролю

Рис. 15 Функціональна схема системи оперативного керування роботою ШГПУ



Рис. 23 Функціональна схема системи оперативного контролю та керування роботою ШГПУ

Адекватність запропонованого способу побудови динамограми проілюстровано на рис. 16, де наведено графіки обчислених за допомогою математичної моделі та виміряних значень струму та зусилля в полірованому штоці.



Рис. 16 Розрахункові (1) та експериментальні (2) часові залежності струмів статора привідного АД (а) та зусилля в полірованому штоці (б)

Однією з основних проблем видобутку нафти за допомогою ШГПУ із малодебітних періодичних свердловин є оптимізація режимів відбору рідини. Для встановлення оптимального режиму необхідно узгодити продуктивність помпи з швидкістю притоку рідини до свердловини так, щоб похибка Е була рівною нулю або прямувала до нуля згідно з формулою

, (29)

де Qпл - добовий дебіт свердловини; nкр - кількість гойдань верстата-гойдалки; S, D - довжина ходу та площа плунжера; kп - коефіцієнт подачі штангової помпи.

Система автоматичного керування електроприводом верстата-гойдалки повинна постійно контролювати поточну продуктивність установки й відповідним чином змінювати швидкість привідного двигуна так, щоб виконувалась рівність (29). Для оцінки якості системи використаємо критерій у вигляді інтеграла від квадратичної форми

, (30)

де - деяка задана константа.

Для мінімізації критерію (30) використаємо допоміжну квадратичну форму, яка має вигляд

(31)

і зв'язана з формою V рівнянням

. (32)

Оскільки V додатна при будь-яких дійсних значеннях хj і при цьому , то така форма називається функцією Ляпунова. Поза тим, Z також є функцією Ляпунова. Визначивши невідомі коефіцієнти рівняння (31), знаходимо вираз для інтеграла (30) у вигляді

(33)

Для знаходження оптимального значення параметрів системи керування, які забезпечують мінімум функціоналу (33), достатньо використати один з методів варіаційного числення. Зокрема, такими параметрами може бути швидкість та момент двигуна. Оскільки на періоді гойдання верстата-гойдалки швидкість та момент двигуна є змінними, то для виразу (33) треба брати їх усереднені значення. Таким чином, можна визначити оптимальне значення моменту привідного двигуна або кількості обертів кривошипа верстата-гойдалки (продуктивності), яке забезпечить раціональну експлуатацію ШГНУ та збалансованість між відбором нафти помпою і притоком рідини у свердловину.

Для прикладу на рис.17 наведені залежності моменту привідного АД (Рн =15 кВт, Uн =380 В, n0 =1500 об/хв) від коефіцієнта подачі штангової помпи для різної кількості обертів кривошипа: 1 - 10 об/хв, 2 - 8 об/хв, 3 - 5 об/хв, 4 - 3 об/хв. На рис.18 зображені залежності кількості гойдань верстата-гойдалки від коефіцієнта подачі штангової помпи при номінальному моменті двигуна та різних величинах моменту навантаження: 1 - 64 Нм, 2 - 50 Нм, 3 - 40 Нм, 4 - 30 Нм.

Рис. 17 Залежності моменту АД від коефіцієнта подачі штангової помпи при різній кількості обертів кривошипа



Рис. 18 Залежності кількості гойдань верстата-гойдалки від коефіцієнта подачі штангової помпи

ВИСНОВКИ

Дисертація спрямована на вирішення актуальної проблеми нафтогазової промисловості України - підвищення економічності та надійності роботи існуючого та розроблення нового енергоефективного обладнання, збільшення видобутку нафти та зменшення витрат електроенергії на її видобування. В ній на основі сучасних досягнень в розвитку електроприводів, обчислювальної математики і комп'ютерної техніки розроблені нові методи аналізу режимів роботи ШГПУ, які дають змогу отримувати достовірну інформацію про їх поведінку в різноманітних режимах роботи та здійснювати ефективне керування процесом нафтовидобутку.

1. Для проектування і налагодження ефективної експлуатації електроприводів ШГПУ важливою проблемою є отримання інформації про їх поведінку в різноманітних режимах роботи шляхом математичного моделювання та комп'ютерного симулювання, причому роль і значення теоретичних методів аналізу як наукової бази для їх оптимізації з кожним роком зростає. Однак, як свідчать літературні джерела, математичні моделі, придатні для аналізу роботи ШГПУ з високою достовірністю в різних експлуатаційних режимах відсутні, тому до цих пір широко розповсюджені експериментальні та напівекспериментальні методи досліджень, що не задовольняє сучасним вимогам щодо енергоефективності та надійності. Найбільш повно досліджена гідравліка, механіка та кінематика верстатів-гойдалок, однак механічна частина установки розглядається відокремлено від електричної, а питання дослідження і аналізу роботи системи електроприводу ШГПУ як єдиної електромеханічної системи залишаються не дослідженими. Внаслідок цього не тільки нераціонально використовується електрообладнання, але й мають місце значні енерговитрати, знижується надійність роботи ШГПУ, зростають затрати на обслуговування та ремонт. Підвищення ефективності експлуатації ШГПУ потребує комплексного дослідження їх роботи на підставі рівнянь динаміки електроприводу.

2. В дисертації створена теоретична база для математичного моделювання роботи штангових нафтовидобувних установок, на підставі якої вирішено дві взаємопов'язані задачі: розроблення динамічних математичних моделей елементів установки та створення на їх основі методів розрахунку конкретних динамічних режимів. Необхідність комплексного вирішення цих задач зумовлена тим, що, з одного боку, використання високого рівня адекватності математичних моделей потребує застосування відповідного, достатньо складного математичного апарату для розрахунку процесів у них, а з другого, - на підставі спрощених математичних моделей елементів системи електроприводу та методів розрахунку неможливо забезпечити необхідну точність результатів математичного моделювання та ефективність розроблених алгоритмів.

3. На базі нелінійних математичних моделей верстата-гойдалки та асинхронного двигуна розроблено динамічну модель ШГПУ, яка послужила основою для створення на сучасній математичній основі високоефективних проблемно-орієнтованих методів аналізу пускових і стаціонарних режимів роботи, які дають змогу отримувати достовірну інформацію про поведінку всієї електромеханічної системи в різноманітних режимах роботи.

4. Вперше на основі сучасних досягнень в теорії електричних машин і автоматизованих електроприводів та методів і засобів математичного моделювання розроблено комплекс алгоритмів і програм чисельного аналізу режимів роботи ШГПУ, які враховують специфіку навантаження, створюваного верстатом-гойдалкою, змінний момент інерції, витіснення струму в стержнях ротора та насичення магнітопроводу привідного двигуна.

5. Розроблено метод розрахунку стаціонарних режимів електроприводу ШГПУ шляхом розв'язування крайової задачі, який дає змогу отримати залежність координат режиму на періоді, не вдаючись до розрахунку перехідного процесу, що послужило основою для вирішення низки проблем, спрямованих на оптимізацію, прогнозування та підвищення надійності роботи, а також діагностику обладнання та розроблення ефективних систем керування.

6. На основі математичної моделі стаціонарних режимів роботи електроприводу ШГПУ на єдиній методологічній основі розроблено:

- метод визначення оптимального значення необхідної для електроприводу верстата-гойдалки ШГПУ потужності АД з урахуванням закону зміни навантаження протягом періоду обертання кривошипа та обмежень за його нагріванням;

- метод зрівноваження верстата-гойдалки, який дає змогу визначати місце розміщення зрівноважувальних вантажів та їх масу, як при кривошипному зрівноваженні, так і при балансирному або їх комбінації;

- метод визначення граничного значення навантаження електроприводу ШГПУ при заданому законі зміни зусилля, яке діє на головку балансира в точці підвішування штанг, з урахуванням місця розміщення та ваги зрівноважувальних вантажів та динаміки руху ротора двигуна;

- метод визначення величини ємності косинусних конденсаторів та закону їх регулювання як під час пуску, так і в усталених режимах роботи ШГПУ з метою мінімізації струмів в лінії живлення установки.

7. Застосування конденсаторних установок для компенсації реактивної енергії може призвести до появи резонансних явищ. Запропонований метод аналізу ферорезонансних явищ дає змогу на підставі розв'язування задачі як крайової для нелінійної системи ДР, яка описує стаціонарний режим, визначати гранично допустимі значення ємності конденсаторів, які в конкретних умовах роботи електроприводу ШГПУ не викликають резонансу.

8. Розроблено алгоритми розрахунку перехідних режимів роботи електроприводу ШГПУ при несинусоїдному й несиметричному живленні АД на основі використання трифазної системи координат, які дають змогу досліджувати роботу електроприводу установки в умовах живлення від напівпровідникових перетворювачів.

9. Розроблено метод аналізу глибинного обладнання, зокрема, плунжерної помпи, на підставі електричних параметрів електроприводу, який дає змогу аналізувати її стан та ідентифікувати відповідні несправності.

10. Розроблено метод оптимізації режиму відбору нафти за сформованим на основі поточного контролю динамограми критерієм максимальної продуктивності, що дало змогу забезпечити ефективну експлуатацію ШГПУ та збалансованість між відбором нафти помпою і надходженням рідини у свердловину.

11. На основі розроблених моделей запропоновано стратегію оптимального ситуаційного керування розосередженими об'єктами нафтовидобутку, яка дає змогу підвищити економічність та надійність процесу нафтовидобутку та скоротити експлуатаційні затрати.

12. На основі розробленого комплексу математичних моделей вперше створена та впроваджена в практику експлуатації автоматизована система керування та технічної діагностики стану обладнання штангових глибинонасосних установок в реальному часі, яка дає змогу визначати та встановлювати раціональні режими експлуатації періодичних свердловин. У результаті експлуатації розробленої автоматизованої системи на 19 свердловинах НГВУ “Бориславнафтогаз” протягом трьох років міжремонтний період збільшився на 35,5%, не відбулось жодної аварії, а на НГВУ “Долинанафтогаз” міжремонтний період збільшився на 12% і на 8% зменшились витрати електроенергії на одиницю видобутої рідини.

13. Розроблені основні теоретичні положення і створені на її основі алгоритми і програми дають змогу вирішувати цілий комплекс проблем, пов'язаних з проектуванням та налагодженням ефективної експлуатації ШГПУ. Частина з них викладена в роботі, однак цим не вичерпується весь комплекс питань, які можна вирішувати на розробленій теоретичній основі. Викладені в дисертації методи аналізу можуть служити основою для вирішення інших проблемних питань, пов'язаних з ефективним керуванням роботою не тільки однієї установки, а й всього нафтового родовища.

ПУБЛІКАЦІЇ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Маляр А.В. Динаміка електроприводу штангової нафтовидобувної установки / А.В. Маляр // Технічна електродинаміка. - 2007. - № 2. - С. 50-54.

2. Маляр А.В. Математична модель електроприводу штангової глибиннопомпувальної установки / А.В. Маляр // Міжвід. наук.-техн. зб. “Електромашинобудування та електрообладнання”. - К.: Техніка. - 2006 . - Вип. 67. - С. 27-31.

3. Маляр А.В. Алгоритм розрахунку стаціонарних режимів електроприводу штангових нафтовидобувних установок / А.В. Маляр // Технічна електродинаміка. - 2009. - № 4. - С. 40-44.

4. Маляр А.В. Пускові режими електроприводу штангової глибиннопомпової установки / А.В. Маляр // Вісник Нац. ун-ту “Львівська політехніка” “Електроенергетичні та електромеханічні системи”. - 2006. - № 563. - С. 76-82.

5. Маляр А.В. Математичне моделювання процесів в асинхронному двигуні штангової нафтовидобувної установки / А.В. Маляр // Електротехніка і електромеханіка. -2007. - № 2. - С. 38-41.

6. Маляр А.В. Розрахунок електроприводу на базі асинхронного двигуна з циклічним навантаженням / А.В. Маляр // Вісник Нац. ун-ту “Львівська політехніка” “Електроенергетичні та електромеханічні системи”. - 2005. - № 544. - С. 103-110.

7. Маляр А.В. Математичне моделювання роботи верстата-гойдалки штангової нафтовидобувної установки / А.В. Маляр // Нафтова і газова промисловість. - 2008. - № 3. - С. 34-35.

8. Маляр А.В. Компенсація реактивних струмів в пускових режимах електроприводу штангових нафтовидобувних установок / А.В. Маляр // Вісник Нац. ун-ту “Львівська політехніка” “Електроенергетичні та електромеханічні системи”. - 2007 - № 587 - С. 65-70.

9. Маляр А.В. Оптимізація збалансованості верстата-гойдалки електроприводу штангової нафтовидобувної установки / А.В. Маляр // Електротехніка і електромеханіка. - 2009. - № 3. - С.29-31.

10. Маляр А.В. Вибір оптимального значення потужності двигуна для приводу верстата-гойдалки штангової глибинонасосної установки / А.В. Маляр // Вісник Нац. ун-ту “Львівська політехніка” “Електроенергетичні та електромеханічні системи”. - 2008. - № 615 - С. 78-83.

11. Лозинський О.Ю. Дослідження електроприводу штангової глибинонасосної установки / О.Ю. Лозинський, Б.С. Калужний, А.В. Маляр // Технічна електродинаміка. - 2008. - Темат. вип. “Проблеми сучасної електротехніки”, ч.4.- С. 69-72.

12. Формування критерію оптимізації роботи глибинонасосної установки з урахуванням дебіту пласта / О.Ю. Лозинський, А.В. Маляр, Б.С. Калужний, І.Р. Головач // “Проблеми автоматизованого електроприводу. Теорія і практика”. - Темат. вип. журналу “Електроінформ”. - 2009. - С. 121-123.

13. Дослідження впливу зрівноваження верстата-гойдалки на енергетичні показники електропривода штангової нафтовидобувної установки / О.Ю. Лозинський, Б.С. Калужний, А.В. Маляр / Сб. науч. тр. Днепродзержинского гос. техн. ун-та “Проблемы автоматизированного электропривода. Теория и практика”. - 2007. - Темат. вып - С. 245- 247.

14. Маляр А.В.. Естіматор коефіцієнта зрівноваження верстата-гойдалки / А.В. Маляр, Б.С. Калужний // Вестник НТУ ХПИ “Проблемы автоматизированного электропривода. Теория и практика”. - 2008. - № 30. - С.346-348.

15. Маляр В.С. Математическое моделирование периодических режимов работы электротехнических устройств / В.С. Маляр, А.В. Маляр // Электронное моделирование. - 2005, т.27. - № 3. - С. 39-53.

16. Калужний Б.С. Естіматор зусилля у полірованому штоці нафтової глибиннонасосної установки / Б.С. Калужний, А.В. Маляр // Технічна електродинаміка. - 2006. - Темат. вип., ч. 4. - С. 79-82.

17. Калужний Б.С. Автоматизація механізованого видобування нафти / Б.С. Калужний, А.В. Маляр // Вісник Хмельницького нац. ун-ту “Технічні науки”. - 2007. - № 2, т.2. - С.62-64.

18. Маляр А.В. Визначення експлуатаційних параметрів асинхронних двигунів в електроприводах верстатів-гойдалок / А.В. Маляр, А.Р. Тацій // Вісник Нац. ун-ту “Львівська політехніка” “Електроенергетичні та електромеханічні системи”. - 2007 - № 596. - С 162-166.

19. Система керування асинхронним електроприводом штангових глибинонасосних установок / Б.С. Калужний, А.В. Маляр, О.Я. Ставарський, Р.В. Яремко // Вестник НТУ ХПИ “Проблемы автоматизированного электропривода. Теория и практика”. - 2003. - № 10, т.1. - С.165-166.

20. Калужний Б.С. Моніторинг та оперативне керування роботою глибинонасосних установок / Б.С. Калужний, А.В. Маляр, Р.В. Яремко // Технічна електродинаміка. - 2004. - Темат. вип. “Проблеми сучасної електротехніки”, ч.4.- С. 69-72.

21. Маляр А.В. Вплив зрівноваження верстата-гойдалки на роботу привідного двигуна / А.Маляр, В.Молнар // Вісник Нац. ун-ту “Львівська політехніка” “Електроенергетичні та електромеханічні системи”. - 2009. - № 654. - С. 153-157.

22. Калужний Б.С. Інформаційна модель електроприводу штангових глибинонасосних установок / Б.С. Калужний, А.В. Маляр, А.Д. Мартинчук // Вестн. НТУ ХПИ “Проблемы автоматизированного электропривода. Теория и практика”. - 2005. - № 45. - С. 285-286.

23. Калужний Б.С. Моделювання динаміки пуску електроприводу штангової глибинонасосної установки / Б.С. Калужний, А.В. Маляр // Міжвідомчий науково-технічний збірник “Електромашинобудування та електрообладнання”, темат. випуск “Проблеми автоматизованого електропривода. Теорія і практика”. - 2006. - №66. - С.167-169.

24. Маляр В. Метод математичного моделювання асинхронних двигунів при періодичному моменті на валу / В. Маляр, А. Маляр, Л. Акулова // Вісник Нац. ун-ту “Львівська політехніка” “Електроенергетичні та електромеханічні системи”. - 2001. - № 418. - С. 113-119.

25. Методика діагностики стану глибинонасосної установки за значеннями моменту двигуна / В.Ф. Білик, О.В. Васьків, Б.С. Калужний, А.В. Маляр, Р.В. Яремко // Вестник НТУ ХПИ “Проблемы автоматизированного электропривода. Теория и практика”. - 2002. - № 12, т.2. - С. 541-542.

26. Математичне моделювання процесів в асинхронних двигунах при живленні від ТРН / М. Лябук, А. Маляр, В. Маляр, О. Шегедин // Вісник Нац. ун-ту “Львівська політехніка” “Електроенергетичні та електромеханічні системи”. - 2001. - № 421. - С. 103-110.

27. Маляр В.С. Метод розрахунку перехідних процесів асинхронних двигунів високоінерційних електроприводів / В. Маляр, А. Маляр // Електротехніка і електромеханіка. - 2006. -№ 2. - С. 37-39.

28. Маляр В.С. Диференціальний сплайн-метод розрахунку стаціонарних періодичних процесів в електротехнічних пристроях / В.С. Маляр, А.В. Маляр // Вісник Держ. ун-ту “Львівська політехніка” “Радіоелектроніка та телекомунікації”. - 2000. - № 387. - С. 416-419.

29. Маляр В.С. Чисельний метод аналізу періодичних режимів ферорезонансних електричних кіл / В.С. Маляр, А.В. Маляр // Технічна електродинаміка. - 2005. - № 1. - С. 13-16.

30. Система керування електроприводом штангової глибинонасосної установки на базі ПЛК MICRO TSX / О.Ю. Лозинський, А.В. Маляр, В.О. Місюренко, В.В. Молнар // Вестник НТУ ХПИ “Проблемы автоматизированного электропривода. Теория и практика”. - 2008. - № 30. - С. 277-279.

31. Діагностика стану обладнання глибинонасосної установки за моментом привідного двигуна / В.С. Борин, Б.С. Калужний, А.В. Маляр, І.Р. Головач // Науково-технічний журнал “Методи та прилади контролю якості”. -2007. - №19. - С.9-12.

32. Моніторинг розосереджених об'єктів нафтовидобутку / O. Веклюк, Б. Калужний, А. Маляр, Д. Пелешко, Р. Яремко // Вісник Нац. ун-ту “Львівська політехніка” “Комп'ютерна інженерія та інформаційні технології”. - 2002. - № 450. - С. 5-10.

33. Автоматизована система оперативного керування штанговими глибинонасосними установками / Б.С. Калужний, А.В. Маляр, А.Д. Мартинчук, Д.Д. Пелешко, Р.В. Яремко, В.Ф. Білик, І.О. Шило // Нафтова і газова промисловість. - 2005. - № 4. - С. 45-48.

34. Маляр В.С. Розрахунок та аналіз стаціонарних режимів електротехнічних пристроїв з ферорезонансними контурами / В.С. Маляр, А.В. Маляр // Вісник Нац. ун-ту “Львівська політехніка” “Електроенергетичні та електромеханічні системи”. - 2002. - № 449. - С. 126-131.

35. Стахів П.Г. Математичне моделювання трифазних двигунів при роботі від однофазної мережі / П.Г. Стахів, А.В. Маляр // Науковий вісник Національного гірничого університету “Енергетика і автоматика”. - 2004. - № 3. - С. 26-28.

36. Волощак І.А. Точність розрахунку механічних характеристик асинхронного двигуна / І.А. Волощак, А.В. Маляр, І.Т. Стрепко // Вісник Держ.ун-ту “Львівська політехніка” “Електроенергетичні та електромеханічні системи”. - 2000. - № 400. - С. 26-30.

37. Маляр В.С. Метод формування жорсткості механічної характеристики асинхронного двигуна / В.С. Маляр, А.В. Маляр, Д.П. Гречин // Теоретична електротехніка. - 2007. - Вип.59. - С. 138-143.

38. Гайдук В. Математичне моделювання стаціонарних режимів у симетричних нелінійних багатофазних системах / В. Гайдук, А. Маляр, В. Маляр // Теоретична електротехніка. - 2002. - Вип. 57. - С. 24-27.

39. Волощак І. Експериментальні дослідження апроксимованих характеристик асинхронного двигуна / І. Волощак, А. Маляр, І Стрепко // Збірник наукових праць “Комп'ютерні технології друкарства”. - 1999. - № 3. - С. 261-267.

40. Маляр В., Маляр А., Гречин Д. Апроксимація характеристик намагнічування електротехнічних сталей / В. Маляр, А. Маляр, Д. Гречин // Теоретична електротехніка. - 2004. - Вип. 57. - С. 78-85.

41. Маляр А. Метод аналізу періодичних режимів в автономних нелінійних електричних колах / А. Маляр, В. Маляр // Теоретична електротехніка. - 2005. - Вип. 58. - С. 69-73.

42. Malyar V. Optimization of Starting Characteristics of Asynchronous With Phase Rotor / Malyar V., Malyar A. // VIII-th International Workshop “Computational Problems of Electrical Engineering”, IEEE. - Wilkasy, Poland, September, 14-16, 2007. - P. 250-251.

43. Stakhiv P. Influence of saturation and skin effect on current harmonic spectrum of asynchronous motor powered by thyristor voltage regulator / Stakhiv P., Malyar A. // IVth International Workshop “Compatibility in Power Electronics CPE 2005”. - Gdynia, Poland, June 1-3, 2005. - P.58-60.

44. Маляр В.С. Чисельний метод розрахунку несинусоїдних періодичних режимів лінійних та нелінійних електричних кіл / В.С. Маляр, А.В. Маляр // Доповіді спільної українсько-польської школи-семінару “Актуальні проблеми теоретичної електротехніки. Наука і дидактика”. - Крим - Алушта. - 1999. - С.141-143.

45. Комп'ютерна програма “Контроль і керування штанговими глибинонасосними установками” / Б.С. Калужний, А.В. Маляр., А.Д. Мартинчук, Д.Д. Пелешко, Р.В. Яремко. - Свідоцтво про реєстрацію авторського права на твір № 19331. - 2007.

46. Malyar V. Differential spline-method of calculating steady-state processes in electrotechnical devices / Malyar V., Malyar A. // Proceedings of International Conference on Modern Problems of Telecommunications, Computer Science and Engineers Training. TCSET `2000. - Lviv - Slavsko. - 2000. - Р.3-4.

47. Malyar V. Calculation and analysis of stationary modes of electrotechnical devices with ferroresonance circuits / Malyar V., Malyar A. // Proceedings of the International Conference TCSET'2002 “Modern problems of radio engineering, telecommunications and computer, science". - 2002, February 18-23. - Lviv - Slavsk, Ukraine. - .P. 29-30.

48. Malyar A. Determination of asynchronous motor current harmonic structure at thyristor voltage regulator power supply / Malyar A., Malyar V., Sokolovskyi M. // Proceedings of 3rd International Workshop “Compatibility in Power Electronics - CPE 2003”.- Gdansk-Zielona Gora, Poland.- May 28-30, 2003. - Р.70-73.

49. Malyar A. Parametric sensitivity of asynchronous motor at polyharmonic power supply / Malyar A., Malyar V., Rudyi T. // Proceedings of IV-th International Workshop “Computational Problems of Electrical Engineering”, Zakopane, Poland, September 2-5, 2002. - P.160-162.

50. Malyar V. Algebraization of Differential Equations for Solving Two-Point Boundary Problems of Electrodynamics / Malyar V., Malyar A. // Proceedings of the VIth International Workshop "Computational Problems of Electrical Engineering", Zakopane, Poland, September 1-4, 2004. P.147-150.

51. Malyar A. Metod of Periodic Regimes Analysis for Nonlinear Autonomous Electric Circuits. / Malyar A., Malyar V. // Proceedings of the XIII International Sympozium on Theoretical Electrical Engineering. IEEE. - Lviv, Ukraine, July 4-7, 2005. - P. 176-177.

52. Пат. № 89737 Україна. МПК(2009) Е21В 43/00 Спосіб керування електроприводом штангової глибиннонасосної установки / Калужний Б.С., Маляр А.В., Мартинчук А.Д., Молнар В.В.; заявник і власник - Національний університет “Львівська політехніка”. - № а2009 00728; заявл. 02.02.2009; опубл. 25.02.2010, Бюл. № 4.

Размещено на Allbest.ru