Том 334 № 11 (2023)
DOI https://doi.org/10.18799/24131830/2023/11/4109
Гидродинамика переходных процессов в скважине, обустроенной электроцентробежным насосом
Актуальность исследования связана с проблемой роста эффективности алгоритмов контроля и управления динамическими режимами работы скважин, обустроенных электроцентробежными насосами с регулируемой подачей. Полученный результат обобщает и развивает ранее опубликованное решение по конструкции динамической модели скважины посредством перехода от линеаризованных корреляций к квадратичным связям между состояниями в ключевых точках подъёмника, адекватно отражающих наблюдаемые формы поведения в переходных и равновесных режимах эксплуатации на полных пуско-остановочных диапазонах регулирования. Цель: обновлённое описание комплексной квадратичной барометрической модели скважины типа «пласт–подъёмник–электронасос–устье», ориентированной на задачи автоматизированного контроля и регулирования в режиме реального времени. Объекты: скважина с частотно-регулируемым электроцентробежным насосом. Методы: материального баланса, гидро-упругой фильтрации, гидростатики, квадратичной кинетики потерь на трение, численного моделирования дифференциальных уравнений, конечномерное описание комплексной гидродинамики скважины с учетом потенциальных и кинетических потерь напора в подъёмнике. Результаты и выводы:
- Обновленное математическое описание гидродинамики скважины с электроцентробежным насосом создаёт основу
- более надёжного решения обратных задач параметрического сопровождения модели по данным промыслового контроля,
- уточнённого оценивания регулировочного потенциала, прогнозируя динамику возможного выхода системы за границы функциональной устойчивости,
- технологий численно-аналитического конструирования оптимальных решений при выборе параметров обустройств и законов оперативного регулирования,
- синтеза динамических наблюдателей расширенного вектора состояний, работающих синхронно с динамикой контроля устьевых и глубинных давлений.
- Результаты вычислительного анализа демонстрируют сложную, несовпадающую по графике картину поведения притока и подачи насоса при смене частоты и давления на устье, воспроизводя наблюдаемый эффект разнотемповости переходных процессов при пусках и остановах и объясняя возможную нестабильность подачи при резком снижении частоты.
- Оценки расхождения решений для квадратичной модели и линеаризованного прототипа свидетельствуют о росте ошибок линеаризованного анализа при сильных отклонениях режимов работы от расчётно-равновесных состояний. Доставляемые обновлённой моделью уточнения на динамически возмущённых режимах эксплуатации важны для повышения надёжности работы систем оперативного регулирования и параметрического оценивания по данным контроля режимных состояний.
Ключевые слова:
Гидродинамика притока, подъёмник, электроцентробежный насос, модель, гидростатические потери напора, частотное регулирование, осложняющие факторы, переходный процесс