Розглянуто одну із підзадач оптимального керування процесом буріння нафтових і газових свердловин електробурами - ідентифікацію структури і параметрів об'єкта керування, а саме, моделі випадкового процесу флуктуацій моменту на долоті в режимі реального часу. За допомогою сучасних обчислювальних засобів цю задачу вирішено на практичному рівні для електробура E170-8 з долотом 2К190Т3. Враховуючи, що статистичні промислові дані про довговічність опор шарошкових доліт важко використовувати для прогнозування їх технічного стану через нестабільність цього параметра, необхідно мати на буровій засоби автоматичного контролю технічного стану долота у режимі реального часу. Аналіз статистичних характеристик моменту на долоті довів, що досліджений випадковий процес ергодичний, гауссівський, має експоненціальну автокреляційну функцію. Це надає змогу визначити спектральну густину дослідженого процесу й амплітудно-фазову характеристику формуючого фільтра.

Проведено експериментальні дослідження розсіювання продуктів згоряння вуглеводневого палива в атмосферному повітрі, на основі яких визначено закономірності впливу метеорологічних умов навколишнього середовища на процеси розповсюдження димових газів. Встановлено співвідношення між величинами коефіцієнтів дифузії у поздовжньому, вертикальному та поперечному напрямах поширення димової хмари. Розроблено математичну модель забруднення приземного шару атмосферного повітря викидами димових газів від точкових джерел виробничих об'єктів промислових підприємств нафтогазового комплексу. Аналітична модель надає змогу врахувати фізичні властивості забруднюючих речовин, геометричні та режимні параметри джерела викиду, а також метеорологічні умови в районі розташування промислового об'єкта. Запропоновано методику визначення розподілу концентрацій шкідливих речовин у просторово-часовому полі ареалу поширення димової хмари. Методика зручна у реалізації та надає змогу оперативно оцінити рівень техногенного забруднення навколишнього середовища як на етапі проектування нових, так і під час експлуатації існуючих виробничих об'єктів, з метою подальшого удосконалення технологічних процесів і підвищення рівня екологізації промислових підприємств.

Розроблено метод вибору оптимальних режимних параметрів буріння нафтових і газових свердловин на основі цільових функцій обчислення доцільностей вихідних технологічних параметрів як базового елемента інтелектуальної системи підтримки прийняття рішень, що використовує встановлені значення доцільностей для генерації експертних рекомендацій оператору щодо встановлення значень керованих параметрів. На основі аналізу особливостей інтелектуалізації процедур підтримки прийняття оптимізаційних рішень у процесі буріння нафтових і газових свердловин визначено характеристики критеріїв оптимізації буріння та особливості застосування інтелектуальних систем у процесі буріння. Побудовано абдуктивний фрєймворк з ваговими значеннями для прийняття рішень у процесі буріння, визначено структуру керування процесом підтримки прийняття рішень засобами інтелектуальної системи на основі чіткої та нечіткої логіки, реалізовано формальні методи інтелектуального керування підтримкою прийняття оптимізаційних рішень на основі чітких, нечітких та імовірнісних знань про процес буріння. Розроблено методику прийняття оптимальних рішень у процесі буріння нафтових і газових свердловин на основі обчислення значень корисності для вихідних параметрів.

Розглянуто питання екологічної та техногенної безпеки експлуатації рухомих трубопроводів. Проведено комплекс розрахунків об'єму витісненого азотом та природним газом повітря у процесі заповнення рухомого трубопроводу. Визначено граничні умови по концентрації суміші азоту та природного газу, встановлено оптимальні параметри процесу продування, виходячи із вимог техногенної безпеки та дотримання якості природного газу. Встановлено, що тиск азоту в процесі витіснення має бути в межах від 15 до 25 бар за умов подальшого заповнення трубопроводу природним газом із абсолютним тиском в 56 бар, з метою формування стійкого фронту витіснення азоту й уникнення активного перемішування з природним газом. Витіснення повітря вважається завершеним, якщо вміст кисню в газі, що виходить із трубопроводу, не перевищує 0,5 %, суміш азоту та природного газу, що подається споживачу, має містити азоту не більше 9,5 % (об'ємна частка) з метою дотримання вимог з якості природного газу.

Дослідження впливу тиску на виході критичних сопел на їх характеристики є актуальним питанням у разі вимірювання об'єму та витрати газу. Незважаючи на значний обсяг експериментальних досліджень, проведених різними дослідниками, розв'язок проблеми в цьому напрямку неможна вважати закінченим. Проведено експериментальні дослідження впливу тиску на виході критичних сопел на величину коефіцієнта витоку сопла, а також здійснено числове моделювання потоку газу в критичному соплі за різних значень відношення тисків на ньому. За результатами досліджень зроблено висновок, що ефект зниження величини коефіцієнта витоку критичного сопла в діапазоні відношень тисків на ньому від 0,45 до 0,55 зумовлений взаємодією стрибка ущільнення в дифузорі сопла із межовим пристінковим шаром у перехідній зоні між горловиною сопла та дифузором. На підставі результатів досліджень зроблено практичні рекомендації щодо застосування критичних сопел.

Індекс рубрикатора НБУВ: Л54-106 + О77-082.02

Рубрики:

Переробка нафти та нафтових газів. Виробництво нафтопродуктів

Нафтопроводи

Шифр НБУВ: Ж25772 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Розглянуто інфраструктуру Української газотранспортної системи та підходи до розв'язання принципів управління нею. Один із них базується на принципах лінгвістично-математичного апарату будови АСУ ТП, другий - на застосуванні математичних моделей і високоточних комп'ютерних симуляторів, що реалізують на її основі принцип управління. На основі системного підходу проаналізовано реалізацію сучасних методів, що застосуються для управління газотранспортними системами. Виявлено, що ці системи, крім стандартного набору управляючих складових, можуть з успіхом використовувати інформаційні технології (ІТ) для розв'язання багатьох задач. Результати аналізу дозволили зробити висновок, що сучасне управління IT-послугами має на увазі розгляд IT-служби як сервісної служби, яка орієнтована на потреби внутрішніх і зовнішніх замовників інформаційних послуг. Саме у цьому і полягає суть концепції ITSM. Рекомендації щодо ефективної організації та управління інформаційними технологіями зібрані в бібліотеці ITIL (Information Technology Infrastructure Library) - стандартах, заснованих на кращому міжнародному досвіді провідних фахівців і організацій. В Україні поки що не так багато підприємств, які організували роботу IT-служб відповідно до рекомендацій ITIL і впровадили систему управління IT-ресурсами, але дослідження в цьому плані проводяться.

Досліджено питання автоматичної ідентифікації витратно-напірних характеристик відцентрових нагнітачів газоперекачувальних агрегатів дотискувальних компресорних станцій підземних сховищ газу. Проведено класифікацію способів ідентифікації витратно-напірних характеристик відцентрових нагнітачів з газотурбінним приводом. Теоретично досліджено зв'язок ступеня підвищення тиску газу на виході відцентрового нагнітача з масовою витратою газу, що зумовлено зміною режиму роботи газоперекачувального агрегату. Визначено частотні характеристики та функцію передачі відцентрового нагнітача. Одержано вираз залежності ступеня підвищення тиску газу від масової витрати газу, який використано для автоматичної ідентифікації витратно-напірних характеристик газоперекачувального агрегату. Досліджено вплив кроку дискретизації інформативних параметрів на час перехідного процесу системи автоматичного керування газоперекачувальним агрегатом. Розроблено новий метод автоматичної ідентифікації витратно-напірних характеристик відцентрового нагнітача газоперекачувального агрегату з газотурбінним приводом, який реалізовано на базі удосконаленої методики визначення його витратно-напірних характеристик. Удосконалено загальну структуру системи автоматичного керування газоперекачувальним агрегатом і програмне забезпечення підсистеми автоматичної ідентифікації витратно-напірних характеристик відцентрових нагнітачів дотискувальної компресорної станції, які прийняті в промислову експлуатацію на ДКС "Більче-Волиця" і "Дашава" філії УМГ "Львівтрансгаз".

Особливістю сучасних гірничих машин є наявність синергетично пов'язаних механічних, силових, електронних та інформаційних компонент, що вказує на мехатронність цих об'єктів. Практичні завдання конструювання, дослідження мехатронних систем, оптимізаціі їх складу в області вугільного машинобудування розглянуто недостатньо і потребують подальшого вивчення. До основних особливостей комплексів відносяться: зростання енергооснащеності за умов відносного зменшення габаритів, що визначається зниженням потужності відпрацьовуваних вугільних пластів; випадковий характер навантажень, що змінюються в широкому діапазоні в основних підсистемах машин; рухливість, нестаціонарність положення машин комплексу, просторова неоднозначність їх взаємного розташування; обмежена потужність шахтних мереж електропостачання і віддаленість струмоприймачів призводить до значних втрат обертаючих моментів привода; іскробезпечне виконання систем управління, що створює значні труднощі у забезпеченні необхідної швидкості передачі інформації; ергономічні проблеми, пов'язані з обмеженими психофізіологічними можливостями людини-оператора у разі роботи в тонких пластах, що вимагає застосування, так званих малолюдних технологій на основі інтелектуалізації машин. Визначено види зв'язків між компонентами і запропоновано на цій базі функціонально-структурну схему комплексу як мехатронної системи, і далі - розробку моделей кожної з компонент і формування моделі мехатронного агрегату в цілому. Після досліджень моделей виконується конструкторська розробка окремих компонентів і комплексу в цілому.

Запропоновано метод та систему оцінки зміни НДС стінки резервуарів вертикальних сталевих (РВС) за даними про переміщення тонок її поверхні без визначення сил та навантажень, що діють на резервуар, з використанням згладжуючих сплайнів для відтворення стінки РВС за координатами окремих точок. Останнє надає змогу зменшити вплив похибки вимірювання з врахуванням просторового переміщення стінки, дефектів форми стінки та впливу зварних з'єднань РВС. Наведено результати експериментальних досліджень та імітаційного моделювання з використанням програмного пакету SolidWorks, які підтверджують адекватність запропонованої математичної моделі та розробленого програмного забезпечення. Розроблено систему для безконтактного дистанційного сканування стінки резервуара з використанням лазера, яка в комплексі з розробленим програмним забезпеченням надає змогу за допомогою методу непрямих вимірювань визначити координати стінки РВС. Розроблено методичне, технічне та програмне забезпечення для реалізації запропонованого методу.

Розроблено підхід до оцінки рівня хімічної небезпеки території України на основі аналізу її інтегрального показника - енергії техногенного походження, яка є сумою електроенергії та енергії усіх видів палив, що споживаються в процесах функціонування регіонів держави. У межах наведеного підходу на основі аналізу динаміки хімічної небезпеки в Україні за період 2004 - 2011 рр. розв'язано наступні задачі: проведено оцінку залежності між рівнем споживання середньодобової енергії техногенного походження та кількістю небезпечних хічічних об'єктів; одержано залежність між кількістю небезпечних хімічних об'єктів та середньодобовою частотою виникнення надзвичайних ситуацій: встановлено залежність між кількістю небезпечних хімічних об'єктів та масою небезпечних хічічних речовин, що знаходиться в них; проведено оцінку залежності між кількістю населення, що потрапило у зону можливого хімічного ураження, та кількістю небезпечних хімічних об'єктів. Одержані результати використано для оцінки ступеня ризику життєдіяльності природно-техногенно-соціальної системи України та розробки ефективної системи моніторингу, запобігання та ліквідації надзвичайних ситуацій природного та техногенного характеру, а також забезпечення екологічної безпеки.

Розглянуто науково-практичну задачу ідентифікації структури та параметрів такого складного об'єкта керування, як процес буріння нафтових і газових свердловин електробурами. Показано, що потужність сучасних обчислювальних засобів надає змогу успішно вирішувати цю задачу на практичному рівні в режимі реального часу. Враховано обмежену кількість інтервалів автокореляційних функцій для ідентифікації дослідженого об'єкта керування з використанням рівняння Вінера - Хопфа, оскільки через нелінійність і нестаціонарність процесу буріння неможливо одержати математичну модель, глобальну у всьому просторі вхідних і вихідних даних. Показано, що така задача ідентифікації є невизначеною, оскільки на практиці внаслідок невідомих зовнішніх збурень структуру та параметри математичної моделі процесу буріння нафтових і газових свердловин електробурами не можна вважати постійними. Суттєвою відмінністю одержаних математичних моделей є те, що вони не містять у явному вигляді коефіцієнтів у традиційній формі, оскільки роль коефіцієнтів виконують значення кореляційних функцій. Уточнити модель треба на кожному інтервалі керування, коли долото переходить в породи з іншими фізико-механічними властивостями.

Створено адаптивну систему керування процесом потужного гідравлічного розриву пласта. На основі аналізу процесу потужного гідророзриву пласта як об'єкта моніторингу й управління розроблено структурну схему технологічного процесу гідророзриву пласта. Визначено основні керуючі та керовані параметри даного процесу. Здійснено ідентифікацію процесу потужного гідророзриву пласта на основі регресійного аналізу експериментальних даних, одержаних під час мінігідравлічного розриву пласта на свердловині 430-Битків НГВУ "Надвірнанафтогаз", визначено еталонну модель об'єкта. Синтезовано адаптивну систему керування на основі еталонної моделі, основним елементом якої є блок адаптації. Наведено алгоритм роботи адаптивної системи керування процесом потужного гідравлічного розриву пласта у разі використання алгоритму швидкісного градієнта для інтегрального цільового функціоналу. Перехідні процеси змодельовано за допомогою програмного пакету MatLab.

Процес кольматації парафіном привибійної зони нафтового пласта супроводжується зменшенням поточних дебітів свердловин. Він визначається багатьма чинниками, які достатньою мірою не вдається врахувати ні експериментально, ні теоретично. Мета роботи - виконання досліджень з використанням математичного апарату теорії ймовірностей. Зроблено припущення, що пласт складається із деякої множини капілярів, а кристал парафіну застрягає в капілярі з критичним перерізом, відтак усі кристали, що рухаються за ним, осідають (накопичуються). Описуючи цей процес у термінах теорії ймовірностей, одержано функції ймовірностей відсутності та настання кольматації у вигляді експоненціального закону та просторовій координаті. У міру наближення до свердловини градієнт тиску зростає, а отже, зростає перепад температур (як результат дросельного ефекту), кристали парафіну виділяються щораз інтенсивніше, тобто кольматація залежить від біжучого радіуса. За таких умов експоненціальний закон узагальнено законом Вейбулла, а відтак - розширеним експоненціальним законом Макегама. Аналогічно записано функції за часовою координатою. Згідно із законом великих чисел здійснено перехід від множини капілярів до коефіцієнта проникності, який записано для будь-якого перерізу нафтового пласта в довільний момент часу. Аналіз показав, що у привибійній зоні відбувається інтенсивне в часі зменшення коефіцієнта проникності, з часом зона кольматації розширюється в просторі, а коефіцієнт проникності нелінійно зростає з віддаленням від свердловини, що відповідає фізичній суті процесу. Введено поняття середнього коефіцієнта проникності в зоні кольматації на довільний момент часу. Використовуючи формули Дюпюї зі змінним у часі коефіцієнтом проникності і розглядаючи зонально-неоднорідний пласт, одержано дебіт свердловини по нафті залежно від часу її роботи. В результаті процес парафінової кольматації вперше описано не тільки за часовою, а і за просторовою координатами.

Одним із перспективних напрямків досліджень в області підвищення нафтовилучення із тостів є дослідження впливу пружних коливань на продуктивний пласт. Основна частина описаних у літературі теоретичних та експериментальних досліджень стосується вивчення впливу пружних коливань на порове середовище привибійної зони пласта. Мета роботи - огляд існуючих імпульсно-хвильових методів дії на продуктивні пласти та їх критичний аналіз. Аналіз відомих методів утворення коливних і хвильових процесів та конструкцій пристроїв для їх одержання показали, що цей напрям є ефективним в інтенсифікації нафтогазовидобування. Найбільш апробованими та такими, що піддаються удосконаленню, є технології, які грунтуються на використанні свердловинних пристроїв генерування пружних коливань завдяки енергії потоку рідини або газу.

Мета гідродинамічних досліджень свердловин - визначення моделей свердловини, пласта і меж пластів з подальшою ідентифікацію їх параметрів. Традиційно - це завдання покладається на експерта, який зіставляє реальні дані з типовими кривими зміни тиску вручну або за допомогою спеціальних програмних продуктів. При цьому виникає необхідність виявити в даних ДДІВ лінійні ділянки, за якими можливо встановити переважаючий на конкретному часовому проміжку фільтраційний режим (лінійний, радіальний тощо). Розглянуто заснований на непарному критерії максимальної істинності метод кластерного нечіткого регресійного аналізу, що використовує параметри невизначеності вихідних даних у явному вигляді (метод f-регресії). Розглянутий приклад доводить, що шляхом коректного завдання невизначеностей вихідних даних і вибору параметрів методу, традиційності вирішувану експертом завдання установки кількості та параметрів лінійних ділянок кривої можливо вирішити в напівавтоматичному режимі, для подальшої ідентифікації моделі колектора та її параметрів.

Розроблена методологія прийняття рішень у процесі буріння в реальному часі продемонструвала ефективність застосування для досягнення необхідних значень контрольованих параметрів буріння. Дані, що використовуються для такого дослідження, одержано в процесі буріння. Оптимально заданими параметрами буріння є параметри, що визначаються на основі відповідних процедур видобування знань і даних про процес буріння з метою одержання мінімальних значень вартості процесу буріння. Одержані результати довели, що існуючі значення вартості буріння можуть бути зменшені в реальному часі за умови, що будуть застосовані наперед визначені значення контрольованих параметрів буріння. З метою прийняття рішень на основі фактичних польових параметрів необхідною є розробка комп'ютерної мережі, яка одержуватиме дані безпосередньо з джерел даних у формі давачів. Таким чином, програмне забезпечення бази даних на сервері буде послідовно розраховувати параметри розробленої моделі на основі бази знань у формі асоціативних правил, про що повідомлятиме операторів бурової. Відповідно оператор буде передавати поточні бурові параметри назад на сервер, і в центрі розробки визначатимуться параметри нової моделі, а також параметри буріння, із врахуванням щойно одержаної інформації. Показано, що прийняття рішень на основі параметрів буріння в режимі реального часу є перспективним напрямком, оскільки це надає змогу зменшувати вартість процесу буріння, а також мінімізувати ймовірність виникнення аварійних ситуацій саме завдяки використанню контрольованих параметрів.

Розглянуто проблему зменшення енергоспоживання елементів циркуляційної системи бурової установки, а саме, вібросит. Проаналізовано залежність корисної потужності вібросит від їх пропускної здатності та регульованих експлуатаційних параметрів. Розроблено математичну модель визначення оптимальних значень експлуатаційних параметрів режиму роботи вібросита з урахуванням критеріїв його роботоздатності з необхідними технічними характеристиками та мінімальним енергоспоживанням. Запропоновано графоаналітичний метод визначення оптимальних значень експлуатаційних параметрів режиму роботи вібросита, що надасть змогу оперативно використовувати дану методику за польових умов. Надано приклад використання графоаналітичного методу для конкретних умов однієї з фаз спорудження свердловини. Оцінено можливий одержаний ефект зменшення енергоспоживання та зниження навантажень на конструктивні елементи вібросита.

Розглянуто важливі питання підвищення техніко-економічних показників буріння нафтових і газових свердловин за рахунок вдосконалення технічних засобів і науково-методичних основ їх проектування та вибору. Охарактеризовано вплив конструктивних параметрів неорієнтованих компоновок низу бурильної колони на статичні характеристики її взаємодії з вибоєм та стінками свердловини. Проаналізовано світовий досвід розв'язання питань проектування, вибору і експлуатації неорієнтованих компоновок низу бурильної колони з одним опорно-центрувальним елементом. Окрім того, визначено основні підходи і методики, які використовуються під час проектування неорієнтованих компоновок низу бурильної колони з 1 центратором, і критерії, що є визначальними під час їх вибору для різних задач спрямованого буріння. Досліджено процес впливу на статичні характеристики взаємодії елементів неорієнтованої компоновки низу бурильної колони вала шпинделя вибійного двигуна. За результатами аналітичних досліджень на прикладі одноопорних конструкцій компоновок установлено, що врахування в аналітичній схемі взаємодії нижньої частини бурильної колони з вибоєм і стінками свердловини різних за розмірами елементів компоновки, незалежно від їх довжини, ваги та жорсткості на згин, впливає на статичні характеристики їх взаємодії із стінками свердловини, а саме: на відхиляючу силу на долоті, кут його повороту та сили притискування центрувальних елементів до стінок свердловини.

Створено методику проведення помпажних тестів на ГПА типу Ц-6,3 з газотурбінним приводом Д-336-2 у складі системи автоматичного керування. Визначено терміни, які використовуються у даній методиці: помпаж, передпомпаж, неусувний помпаж, антипомпажний захист, антипомпажне регулювання. Розроблено програму проведення випробувань. Увагу приділено методиці уточнення помпажної характеристики та приведеній напірно-витратній характеристиці відцентрового нагнітача, а також антипомпажному захисту і регулюванню. Розроблену програму прийнято в промислову експлуатацію Дашавським ВУПЗГ для ДКС "Дашава" УМГ "Львівтрансгаз".