CC BY
19
УДК 621.31
АЛГОРИТМ ОЦЕНКИ РИСКА ПОТЕРЬ В НЕФТЕДОБЫЧЕ ПРИ ОТКАЗЕ ПОГРУЖНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ
И. С. СухатаГ. В. В. Сушков1. Т. Д. I ллдкпх*
1Нижииьартовский ¿осуЪирстиинный университет, а. Нилснехиргншск, Россия 2Тюменский индустриаг.ъньи1 университет. е. Тюмень, Россия
Лннотаиня - Работа относится к области электротехники п внутрискважпнного оборудования, а имрнно и ш^нки [шгки кишикникти» шисрк к гипеме неф«р.шпычи п]ш шкжнг ишружнмх шпсцин д б ига тел ©л, входяших в состав установок погружных центробежных насосов с электроприводом, при воздействии внутренних и внешних перенапряжении.
Ключевые слова: погружной электродвигатель, моделирование, риск, нечеткие множества, падеж ность.
I. Ввндьякь
Одним ез условий эффективного функционирования нефтегазодобывающих предприятий является повышение эксплуатационной надежности установок погружных центробежных насссов с электроприводом (УЭЦП) и
сопуп-гкунмцги ПЦГНКОИ риГК/! при ИХ Ш'КНЧИХ
П. ПОСТАНОВКА ¿ДДАЧИ
Оценка динамики риска потер:, в нефтедобыче при отказе погружных электродвигателей (ПЭД) является со стависй частью технических оЬс.туживанкй а ремонта ПЭД. которая позволяет рационально организовывать эксплуатацию погружного оборудования.
R Н.-И11ИПЦГГ кргми сущгп Kyfl МН»ЖГГ1"К1> МИГНИИ IIO С1112}ГДГЛГНИК1 ригкх [1], НС» НИибоЛГГ ЧЙПО 11ПЫ11ИГ риск?, встречается в сочетании г такими терминами, как неопределенность, вероятность, событие, ущерб.
Недостаточно считать риском R вероятность Р отказов системы УЭЦН. в результате которого возникают убытки Q в добыче нефти. Показатели вероятности и ущерба должны быть многофакторнымн: при расчете вероятное твой составляющей риска необходимо учитывать ста тис гачсс кие данные о наработке и летермннисти-
ЧГСКИГ ДЯННЫГ Ijfl ЧКС11ЛуИ1ЯЦИИ при |1ЙГ.ЧГ1Г yill.rjl6;i ДЛЯ ПЦГНКИ риски рИЦНОНЛИЬНО СИ .ГНИКЛ ГК Нс-|»ГНГНЬ 1ГХНИ-
ко-жономических показателей: производительность, значимость обьекта в технологическом процессе, сложность восстановления после отказа и др.
В работе оценивается вероятностная составляющая риска потерь в системе нефтедобычи при отказе по гружного электродвигателя пс причине перенапряжения (в дальнейшем - риск перенапряжения).
Рнск перенапряжения является функцией следующих, составляющих R = /(К.П.Ф). где К - краткость перенапряжений определяемая как отношение максимального значения перенапряжения к амплитуде наибольшего рабочего напряжения на изо ляпни ПЭД; П - повторяемость определяемая ожидаемым числом случаев возш:Киовеш1я перепапряжешш за данный промежуток времени, например, в год: Ф - форма кривой переиа пряжений, обусловливаемая длиной фронта, длиной полуепада. длительностью н числом импульсов.
ТТТ Теория
Для решения поставленной задачи удобно использоЕать теорию нечетких множеств [2], так как она позволяет наиболее полно описать функцию риска перепалряжепня. учесть нечеткие данные о форме кривой, кратно ста и повторяемости перенапряжения.
Исходными данными для моделировании риска перенапряжения явишечея множества ви ¿мижных значении среднего параметра потока отказов ПЭД Я, Игод (термы: большое, среднее, малое}, кратность перенапряжении К, о'нн.ед. (термы: сильная, умеренная, слабая), позгоряемоегь П. отч.ед. fтермы: очень частая, частая, нечастая). фирма кривой перенапряжений Ф. огг.н.ед. (термы, ичень опасная. опасная, неопасная). Характеристики перенапряжений чыражетты отногите.тгкно но\шнаттт.нктх иелкчик
Функции принадлежности выбранных лингвистических переменных Л , К, 11, Ф трофически представлены на рис. 1. Для формализации качественных высказывании михут быть использованы треути.тьные н траиецие-р.п.тккте функции принадлежности
Нечеткие множества в пространствах возможных значении среднего параметра потока отказов ПЭД, кратности. повторяемости и формы кривой перепапряжешп: записываются следующим образом:
A j = |Di. f! лъ ^ A i где - лингвистическая переменная (ЛИ); / — номер терма ЛГО; Di -
значение параметра „111/: и Jm - функция принадлежности зпачешш Di к нечеткокг,' множеству А'Л"; А'1'1' -
л> J
множество возможных значений Di.
Значения функции принадлежности находятся в интервале [0. 1] и интерпретируются как степень принал-лгжно:-|и ир|~умгн1и к «чкмкп.чнукчцич» МНИЖПЧКЙМ
Для определения динамики риска перенапряжения R. в соответствии со значением среднего параметра потока отказов ПЭД, кратности, повторяемости и формы кривой перенапряжении, введен универсум - риск потерь в
нефтедобыче при отказе ПЭД. содержащий нечеткие множества: где DR -
значение риска потерь в нефтедобыче: JJn (DR) - функция принадлежности значения риска потерь в нефте-
добыче к нечеткому множеству Äv; Y - множество значений риска потерь в неф-едобктче Нече-кие множества описаны треугольной и трапециевидными функциями принадлежности (рис 2).
¡U 1
Ц i
мзлсе
среднее оолыпое
\ / \ / . V / А / А
АЛ
слаоая умерепиая сильная
-\ /\ /-
J тс у.л/
-*1 Ау\ 3
/ \/
л
А
не частая частая
/
очень частая
^ х ^
/ \
не опасная опасная очень онаснах
П
-\ 1-\ /-
л? х
/ \
Риг 1 Опигагше ликгвиетичегкик переменных
// 1
не существенный
средним существенный
—7~
г,
\ А / / \/ \
о 1
Рис. 2. Описание нечетких множесгв риска потерь нефтедобычи
В качестве атгоритмЕческого базиса для определения риска перенапряжения использована система нечеткого вывода Мамдапи. Сформировала база правил нечеткого вывода. Представлены некоторые сразила нечеткого вывода:
1.ЕСШ л = A¡ и К = А? и П = А? и Ф = J* то В,:
2. Если Л =Af и К = А* и Я - Л," нФ = Л* то 5,; 3 Feim Я = Л* я К = /ff и 77 = /fi7 и Ф - то В-;
Композиция подзаключений в нечетких правилах прэдукиий дает значение величины риска перенапряжения R На этапе дефаззнфикации по полученному значению рнска определяют его тяжесть, которая позволяет принять решение оо изменении в системе технического оЬсяузкнвания и ремонта -1ЭД
IV РРЗУЛЬТА ТЫ ЖПГШ.РИМЕНТГЖ
Модель рнска перенапряжения была апробирована на двух кустах скважин со сходными характеристиками Л.К.Ф н отличающимися по величине повторяемости перенапряжении: 11=0.12 и 11=0.42 соотвст-ствснно для 1-го н J-ro куста. Рассмотренные кусты скважкн имели Ьлнзкис по значениям тсхенко-экономнческне показатели функционирования: обводненность добываемой жидкости, производительность обс-рудпкнни* То н данном случж* допустимо шгниипъ jimc> пг-ргнищидсний толки» ни нгроишопной (чь-
ставляющей. без учета ущерба от останова.
Были определены риски перенапряжения, которые соответственно равны: 0.33(51) н 0.48 (В2 ). Для первого густа скваллш. где повторяемость переиапряжепин меньше, рисх R ~ 0.33 классифицируется как несуще ответили ), и следовательно, па данном этапе эксплуатации электрооборудования достаточно огратпгпгться
наблюдением за динамикой риска. Рнск перенапряжений не является постоянным в связи с деградацией изоляции. изменением нагрузки ПЭД и др. [3].
Для второго участка рнск перенапряжения R — 0.48 — средний (В2)- и необходимы мероприятия по его снижению, то есть предупреждению потерь в добыче нефти и попутного нефтяного газа по вине перенапряже-
v. Обсуждение результатов
Полученные результаты оценки риска отказа ПЭД по причте перенапряжения позволяют принимать решения о технических мероприятиях, направленных на предотвращение потерь в системе добычи нефти и попутного нефтяного газа: это может быть мониторинг динамики риска, модернизация оборудования (использование кабелей с высокой диэлектрической проницаемостью [3]), применение технических средств защиты от перенапряжений [4].
vi выводы и заключение
Таким образом, предложен алгоритм оценки динамики рнска перенапряжений на основе теории нечетких множеств, который базируется на анализе вероятностных характеристик надежности, внда и статистики воздействий. а также подразумевает учет техннко- экономических показателей функционирования объекта нефтедобычи.
Данные о динамике рнска потерь в нефтедобыче при отказе погружного электродвигателя при перенапряжениях позволят улучшить управление техническими обслужнваннямн и ремонтом электрооборудования, минимизировать ущерб от аварийных отключений.
список литературы
1. Неклепаев Б. Н., Востросаблнн А. А. О рнске в электроэнергетике// Промышленная энергетика. 1999. №
12.
2. Zadeli L. A. Fuzzy logic И IEEE Transactions on Computers 1988. Vol. 21. no 4. С. 83-93.
3. Metwallv I A Gastli A. Factors affecting transient overvoltages of electric submersible pumps // IEEE Potentials. 2006. Vol. 25, no. 5. P. 13-17.
4 Сухачев И. С. К вопросу повышения надежности погружного электродвигателя путем ограничения перенапряжений И Энергосбережение и инновационные технологии: материалы Всерос. науч.-практ. конф. студентов. аспирантов, молодых учёных и специалистов. Тюмень. 2015. С. S2—83.
