Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Інші
Інститут:
Не вказано
Факультет:
Не вказано
Кафедра:
Не вказано
Інформація про роботу
Рік:
2024
Тип роботи:
Графіки
Предмет:
Інші
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
Local_max_z — найвище положення ТПШ, досягнуте за рахунок накопиченної енергії маховика (фіксується автоматично).
Шляхом підбору встановлені значення параметрів, що забезпечують роботу ШСНУ для різних швидкостей електроприводу. Шляхом підбору параметрів T_counter і T_counter_increment побудовані графіки руху ТПШ для
Delta_t = 5, 7, 10 з (рис. 19-21).
Рис. 19. Траєкторія руху ТПШ при Delta_t = 5с.
Рис. 20. Траєктория руху ТПШ при Delta_t = 7с.
Рис. 21. Траєктория уху ТПШ при Delta_t = 10c.
На підставі набутих значень параметрів T_counter і T_counter_increment складемо графіки їх залежності від Delta_t (рис. 22). Таким чином, при використанні залежності, приведеної на рис.22, з'являється можливість регулювати період коливань ШСНУ в широких межах, що дозволяє створити автоматичну систему управління продуктивністю насоса.
Рис. 22. Закон зміни Delta_t = 10 с.
Покладемо, що продуктивність насоса Q прямо пропорційна частоті гойдань приводу f :
де Tс — константа для кожного окремо узятого верстата-гойдалки і насосного устаткування. Змінюючи tп (час підйому електроприводом штанг і
насоса з рідиною), можна проводити регулювання f в межах 1/Tc 0 Гц.
На рис.23 представлена схема системи автоматичного управління (САУ) приводу ШСНУ маятникового типу.
Рис.23. САУ технологічними режимами ШСНУ:
Hд0 — заданий (розрахунковий) динамічний рівень рідини в свердловині, ε — помилка управління, U — дія регулятора (контроллера), що управляє, Q — продуктивність насоса, Hд — поточний динамічний рівень рідини в свердловині.
Таким чином, використовуючи можливості моделювання в пакеті MATLAB Simulink, можна з достатньою для практичного застосування точністю провести підбір технологічних режимів роботи ШСНУ, забезпечивши тим самим зниження енерговитрат і підвищення ефективності
нафтовидобутку.
Схема розміщення глибинного насосу на різних стадіях експлуатації свердловини.
Можливість автоматизованого управління режимом ШСН у відповідності з поточним значенням дебіта продуктивної свердловини дозволяє по-новому організувати процес нефтовидобутку. На малодебітній по нафті стадії експлуатації, що високообводнює, в свердловині істотно змінюється характеристика середовища — замість заповненого нафтою стовбура (характерного для високодебітної стадії експлуатації свердловини) значиму висоту нижньої частини свердловини займає вода, у верхній частині
скупчується нафта. Характеристика внутрішньосвердловинної, що змінилася,
середовище вимагає застосування інших технологічних прийомів нафтовидобування. Схема організації підйому нафти показана на рис.24. Для виключення води зі свердловинної рідини, що здобувається, прийом насоса повинен бути поміщений в шар нафти у верхній частині свердловини, причому рівень прийому насоса співпадає із статичним рівнем води в свердловині при відсутності нафти.
Нехай в даний момент часу свердловина заповнена водою, а величина тиску пласта постійна — Pпл =const . Тоді статичний рівень води, залежний від величини тиску пласта, визначається виразом:
де ρ — щільність води (1,016 г см3 ); g — прискорення вільного падіння (9,8062 м с2 ).
При накопиченні шару нафти у верхній частині свердловини, висота якого h н, необхідно визначити положення нижнього рівня шару нафти —межу розділу нафти і води:
де ρн — щільність нафти.
Рис. 24. Схема розміщення глибинного насоса на пізній стадії експлуатації скважи
Позначимо динамічний рівень свердловинної рідини (верхню межу шару нафти) через x, а нижню межу шару нафти (межу розподілу нафти і води) — через у. Тоді hн =y-x, hв =H-y, а ρн /ρв = k,
де H — глибина свердловини (рис. 25). Повна глибина свердловини буде визначатисяся виразом:
Звідси визначаємо функціональну залежність положення границі розділу нафти і води у від положення динамічного рівня x y= f(x):
Знаючи цю залежність (рис. 26), для цілей управління режимом насоса можна обмежитися вимірюванням тільки динамічного рівня, хоча створений для цієї мети прилад може вимірювати обидві межі нафтового шаруючи.
На початку процесу нафтовидобування, коли шар нафти досить великий, насос працює в режимі інтенсивного відкачування. У міру зменшення шару нафти верхня і нижня межі нафтового шару наближаються
з двох сторін до прийому насоса. Для того, щоб насос працював ефективно необхідно обмежити зменшення шару нафти рівнем «страхового шару» —
h min = y min − x max (рис. 24).
У разі зменшення шару нафти до нуля, рівень води підніметься до рівня прийому насоса. Графік зміни рівнів рідин в скважині представлений на рис. 26.
Функціональні залежності поділу води та нафти.
Враховуючи запропоновану схему нафтовидобування, автоматизована система управління, показана на рис.23, набуває вигляду, представленного на рис.27. При зміні динамічного рівня і пов'язаного з ним функціональною залежністю нижнього рівня шару нафти (межі розділу нафти і води) за допомогою САУ проводиться зміна подачі насоса Q:
де ξ1,ξ2,ξ3 — коефіцієнти, враховуючі впливи подачі насоса, взаємодію x, y і тиск пласту відповідно на рівень слою нафти.
Рис. 25. Функціональн залежність y = f (x) рівня границі розподілу нафти і води від динамічного рівня свердловинної рідини.
Рис. 26. Графік зміни рівнів рідин в свердловині на пізній стадії експлуатації продуктивного пласту.
САУ технологічним режимом роботи ШСНУ.
Рис. 27. Система автоматичного управління технологічним режимом ШСНУ у відношенні з поточним значенням дебіту.
На рис. 28 представлена схема САУ видобутку нафти в MATLAB Simulink.
Рівняння для рівня рідини в свердловині:
де Q — продуктивність насоса: Q = W·h·kзап·Sпл; W — число подвійних ходів приводу насоса: W = 1/(Tсобст+Tвосст); Tсобст — період власних коливань приводу; Tвосст = 0,1 хв — період відновлення початкового положення точки підвісу штанг — управляючий параметр, який залежить від електроприводу насоса (блок Drive); h — висота ходу (3 м); kзап —коефіцієнт заповнення насоса (0,7); Sпл — площа плунжера насоса (блок Pump).
Моделювання загальної схеми САУ видобутку нафти.
Рис. 28. САУ видобутком нафти.
Для реалізації вказаної залежності в Simulink скористаємося
інтегратором з входом (x0), що реалізує початкові умови (блок Well). Розділивши продуктивність насоса на площу горизонтального перетину забійної зони, отримаємо швидкість зміни рівня х. Блоки R1 і R2 є регуляторами. Блок Debit реалізує дебіт свердловини (він пропорційний різниці початкового і поточного рівнів рідини x-x0). Блок Xopt — реалізує заданий оптимальний рівень рідини в свердловині. В результаті моделювання отримані залежності рівня рідини в свердловині x(t) і рівня розділу вода-нафта у(t) від часу (рис. 29).
Рис. 29. Графіки залежностей x(t) і y(t).
Таким чином, запропонована модель нафтовидобування дозволяє найповніше використовувати запаси нафти і при цьому виключити оборот води, понизити металоємність ШСНУ за рахунок зменшення глибини підвески насоса, зменшити енерговитрати в 2,5-4 рази за рахунок зниження навантаження на штанги і застосування маятникового принципу роботи наземного приводу ШСНУ.
Висновок
Нафта та газ набули дуже широкого використання в нашому житті. Нафта, газ та продукти їх переробки являються не лише висококалорійним паливом, але і цінною сировиною для хімічної промисловості. Із нафти та газу отримують спирти, формалін, ацетилен, штучні барвники, синтетичні волокна, оливи, дорожні покриття. Нафта та газ мають великі переваги перед всіма іншими видами палива, як по калорійності, так і по ціні. Протягом останніх років галузь стабілізувала виробництва і забезпечила видобуток нафти на рівні 4,2 мільйона тон і газу 18 мільярдів кубічних метрів. Ресурсна база нафтогазовидобувної промисловості України за умов ефективного використання дала можливості не лише стабілізувати, а у перспективі й підвищити обсяги видобутку палива.
Під час виконання даної курсової роботи, я детально опрацював літературу стосовно методів та способів видобутку нафти. Встановив технологічні особливості проблеми по нафтовидобуванню. Детально зробив опис методів експлуатації нафтових свердловин: фонтанної, компресорної, за допомогою штангово свердловинних насосних установок з крутильним маятником, за допомогою занурених відценрових насосів. Склав модель загальної схеми САУ видобутку нафти, враховуючи функціональні залежності поділу води та нафти. Ознайомився із літературою про нелінійні системи та програмне середовище MATLAB. Вдосконалив навики моделювання систем у пакеті Simulink. Детально вивчив всі компоненти даного пакету
На кінець можна зробити висновок, що програмне середовище MATLAB з вкладеним пакетом Simulink є потужним програмним засобом при розробці та складанні моделей різних типів систем: як лінійних так і не лінійних, що дає змогу наочно побачити процеси, які будуть протікати у змодельованій системі.
Список використаної літератури
Акульшин А.И., Бойко В.С., Зарубин Ю.А. Експлуатация нефтяных и газовых скважин – Москва: Недра, 1989.
Бойко В.С. Довідник з нафтогазової справи – Львів 1996.
Гвоздев Б.П. Експлуатация газових залежей – Москва: Недра, 1988.
Коротаєв Ю.П., Шировський А.І. Добуток, транспорт та підземне зберігання нафти – Київ, 1997.
Щуров В.И. Технология и техника добычи нефти – Москва: Недра, 1983.
Д. Трансе Синтез систем автоматического регулирования. Москва, 1950.
Н. Т. Куваков . Теория автоматического регулировавания, основанная на частотных методах. ОСоронгиз, 1957.
Дьяконов В.П. Справочник по применению системы PC MatLAB, M.: Наука. Физматлит. — 1993.
Дьяконов В. П., Круглов В. В. MATLAB. Анализ, идентификация и моделиро вание систем. Специальный справочник. СПб.: ПИТЕР. — 2002. Дьяконов В. П., Абраменкова И. В. MATLAB. Обработка сигналов и изобра жений. Специальный справочник. СПб.: ПИТЕР. — 2002.
Потемкин В. Г. MATLAB 5 для студентов. М.: ДИАЛОГ-МИФИ. - 1998. Потемкин В. Г. Система инженерных и научных расчетов MATLAB 5.x. В 2-х т. М.: ДИАЛОГ-МИФИ. - 1999.
Потемкин В. Г. Вычисления в среде MATLAB: ДИАЛОГ-МИФИ. - 2004. Гультяев А. Визуальное моделирование в среде MATLAB: учебный курс. СПб.: ПИТЕР. -2001.
Медведев В. С, Потемкин В. Г. Control Sysiem Toolbox. MATLAB 5 для сту дентов. М.: ДИАЛОГ-МИФИ. - 2004.
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора