Введение 7
1 Общие сведения 9
1.1 Определение и область применения 9
1.2 Принцип действия УЭЦН 10
1.3 Анализ отказов УЭЦН 15
1.4 Достоинства и недостатки УЭЦН 18
1.5 Эксплуатационные характеристики УЭЦН 20
1.6 Существующие методы диагностики УЭЦН 21
1.7 Выводы 22
2 Диагностика и ремонт УЭЦН 24
2.1 Ремонтные работы УЭЦН 24
2.1.1 Основы анализа планирования и необходимости ремонта 24
2.1.2 Структура ремонтного цикла УЭЦН 27
2.2 Причины отказов УЭЦН послеремонтного обслуживания 29
2.3 Существующие диагностические комплексы УЭЦН 30
2.3.1 Система СКАД 30
2.3.2 Импульсная система телеметрии (ИСТ) 33
2.3.3 Термоманометрическая система ТМС - 3 34
2.4 Обоснование выбора диагностического метода и признаков 35
2.5 Обоснование выбора технических средств 38
2.6 Выводы 41
3 Анализ данных вибродиагностики УЭЦН для выявления основных причин отказов 43
3.1 Краткая характеристика программной системы, используемой для анализа данных вибродиагностики ЭЦН 43
3.2 Обработка и анализ данных вибродиагностики ЭЦН 44
3.3 Результаты выявлений причин отказов 49
3.4 Предложения по разработке диагностического комплекса 54
3.5 Выводы 56
4 Экономическое обоснование 57
Заключение 62
Список используемых источников 63
Приложение А 65
Приложение Б 75
Самой распространенной технологией добычи нефти на сегодняшний день является эксплуатация нефтяных скважин механизированным способом. На скважинах применяются целые комплексы нефтегазодобывающего оборудования. Одно из первых мест по использованию занимают установки электроцентробежных (электроприводных центробежных) насосов (УЭЦН). Данный комплекс применяется для извлечения продукции на высокодебитовых скважинах. Однако основной причиной незапланированных простоев добывающего фонда скважин является отказы УЭЦН. Отказы технологического комплекса приводят к огромным материальным потерям для компаний. Для повышения качества распознавания отказа необходимо проводить техническую диагностику УЭЦН.
Актуальность работы заключается в том, что в связи с широким распространением установок электроцентробежных насосов (УЭЦН), большое внимание уделяется решению задач по обеспечению эффективного контроля над действующим фондом скважин, оборудованных ими, а именно оценке технического состояния глубинно-насосного оборудования в процессе его эксплуатации.
Для обеспечения эффективного контроля необходима разработка мероприятий по предотвращению аварий, связанных с УЭЦН и увеличению межремонтного периода. Данная задача является сложновыполнимой, так как УЭЦН представляет собой сложную систему, работоспособность которой зависит от целого ряда факторов. К ним можно отнести характеристики скважины, качества монтажных работ и технического обслуживания, правильность подбора оборудования и многое другое.
Целью данной работы будет являться разработка диагностического комплекса УЭЦН после ремонтного обслуживания.
Для выполнения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
- ознакомиться с принципом работы УЭЦН, его устройством;
- выявить типовые причины отказов УЭЦН и их виды;
- провести обзор существующих методов диагностирования;
- осуществить выбор диагностического метода и технических средств для диагностики УЭЦН;
- проанализировать данные по отказам ЭЦН и сделать выводы об эффективности выбранного метода диагностирования.
При разработанном диагностическом комплексе в будущем можно решать задачи по планированию объема ремонтных работ.
В ходе выполнения выпускной квалификационной работы были выполнены следующие задачи:
- Была рассмотрена принципиальная схема УЭЦН, ее устройство и принцип работы. Были выявлены основные достоинства и недостатки установки, рассмотрены самые частные отказы и методы диагностики оборудования.
- Были проанализированы основные причины отказов УЭЦН и рассмотрены их виды.
- Был проведен обзор существующих методов диагностирования, с помощью составления модели. В последствии был выбран и обоснован нейросетевой метод диагностики.
- Был осуществлен выбор технических средств на основе уже существующих стендовых моделях.
- С помощью метода нейронных сетей была разработана методика анализа отказов и были внесены предложения по техническому оснащению стендовой установки «Скважина - УЭЦН».
В ходе работы был разработан диагностический комплекс УЭЦН после ремонтного обслуживания, в который вошли выбор метода диагностики, технического оснащения, разработка методики работы с нейронными сетями в программе STATISTICA и предложения по улучшению технического оснащения стенда «Скважина - УЭЦН».
Таким образом, можно сделать вывод, что поставленная цель была достигнута.
1. Молчанов, Г. В. Машины и оборудование для добычи нефти и газа : учебник / Г.В. Молчанов. - Москва : Недра, 1984. - 464 с.
2. Лутошкин, Г. С. Сбор и подготовка нефти, газа и воды : учебник / Г.С. Лутошкин. - Москва : Недра, 1983. - 224 с.
3. Корчагин, А. Б. Надежность технических систем и техногенный риск : учеб. пособие / А.Б. Корчагин - Омск : ОмГТУ, 2011. - 140 с.
4. Кагарманов, И. И. Особенности эксплуатации УЭЦН : учеб. пособие / И. И. Кагарманов. - Самара : Машиностроение, 2005. - 48 с.
5. Гольдин, А. С. Вибрация роторных машин : учебник / А. С. Гольдин. - Москва : Машиностроение, 2000. - 344 с.
6. Технические требования на ремонт погружных электродвигателей, гидрозащит, установок электроцентробежных насосов компании ОАО «Роснефть» : [приложение]. - Москва : Стандартинформ, 2019. - 123 с.
7. Сорокин, Л. Р. Современные технологии управления в нефтегазовом процессе : учебник / Л.Р. Сорокин. - Москва : МФТИ, 2003. - 104 с.
8. Ямалиев, В.Л. Диагностирование установок электроцентробежных насосов в процессе эксплуатации с применением нейросетевых технологий : учебник / В. Л. Ямалиев. - Москва : Энергия, 2011, том 9, № 4. - 71 с.
9. Крехов, Е. В. Методика определения технического состояния магистральных насосных агрегатов с использованием нейронных сетей : учеб. пособие / Е. В. Крехов - Москва : МГСУ, 2005. - 99 с.
10. Круглов, В. В. — Искусственные нейронные сети. Теория и практика : учеб. пособие / В. В. Круглов - Москва: Будевельник, 2002. - 15 с.
11. Костюков, А. В. Ортогональность параметров виброускорения, виброскорости и виброперемещения в задачах вибродиагностики : учебник / А.В. Костюков. - Москва : Недра, 2008. - 151 с.
12. Кравченко, В. М. Техническое диагностирование технического оборудования : учебник / В. М. Кравченко. - Донецк : Юго-Восток, Лдт, 2008. - 459 с.
13. Головко, В.А. Нейронные сети: обучение, организация и применение : учеб. пособие / В. А. Головко. - Москва : ИПРЖР, 2001. - 216 с.
14. Мкртчян, С.О. Нейроны и нейронные сети : учебник / С. О. Мкртчян. - Москва : Энергия, 1971. - 231 с.
15. Семенченко, А. В. Применение искусственных нейронных сетей для создания экспертной системы диагностирования технологического оборудования : учеб. пособие / А. В. Семенченко - Москва : Нейроинформатика, 2006. - 95 с.
16. Хайкин, С. Нейронные сети полный курс 2-е издание : учеб. пособие / С. Хайкин - Москва : Нейроинформатика, 2006. - 31 с.