WWW.DISS.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

 

«Бараковских Сергей Александрович СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДА ЗАЩИТЫ НЕФТЕГАЗОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ ПРИ ПОЖАРАХ Специальность 05.26.03 – Пожарная и промышленная безопасность (нефтегазовый комплекс) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Уфа 2012 Работа выполнена в Государственном унитарном предприятии Институт проблем транспорта энергоресурсов (ГУП ИПТЭР). Научный руководитель – Иванов Вадим Андреевич, доктор технических наук,...»

«К О Ш Е Л Е В Виктор Петрович СИСТЕМА ПОСЛЕДИПЛОМНОЙ ПОДГОТОВКИ ВРАЧЕБНЫХ КАДРОВ СЛУЖБЫ МЕДИЦИНЫ КАТАСТРОФ (СОСТОЯНИЕ И НАПРАВЛЕНИЯ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ) 05.26.02 – Безопасность в чрезвычайных ситуациях (медицина катастроф) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора медицинских наук Москва-2008 Работа выполнена в Федеральном государственном учреждении Всероссийский центр медицины катастроф Защита Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию...»

«ЧАБАЕВ ЛЕЧА УСМАНОВИЧ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ И МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ И ЛИКВИДАЦИИ ГАЗОВЫХ ФОНТАНОВ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ И РЕМОНТЕ СКВАЖИН Специальность 05.26.03 – Пожарная и промышленная безопасность (нефтегазовый комплекс) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Уфа 2009 Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Тюменский государственный нефтегазовый...»

«Клаптюк Ирина Викторовна Ультразвуковая и твердофазная экстракци я в исследовании светлых нефтепродуктов при мониторинге чрезвычайных ситуаци й 05.26.02 – безопасность в чрезвычайных ситуациях (нефтегазовая отрасль) Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Санкт-Петербург – 2012 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Санкт-Петербургский университет...»

«ПОЛУНИН ИГОРЬ АЛЕКСАНДРОВИЧ УЛУЧШЕНИЕ УСЛОВИЙ И БЕЗОПАСНОСТИ ТРУДА ОПЕРАТОРОВ МОБИЛЬНЫХ КОЛЕСНЫХ МАШИН В СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОМ ПРОИЗВОДСТВЕ ЗА СЧЕТ АВТОМАТИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ 05.26.01 – ОХРАНА ТРУДА (отрасль АПК) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Санкт-Петербург - Пушкин –2009 Работа выполнена на кафедре Безопасность жизнедеятельности ФГОУ ВПО Челябинский государственный агроинженерный университет Научный руководитель: доктор...»

«Ширшов Александр Борисович СРЕДСТВА ЗАЩИТЫ ОТ ВРЕДНОГО И ОПАСНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ ТЯГОВОЙ СЕТИ специальность 05.26.01 – Охрана труда (электроэнергетика) Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Челябинск – 2006 Работа выполнена на кафедре Безопасность жизнедеятельности ГОУ ВПО Уральского государственного университета путей сообщения. Научный руководитель – доктор технических наук, профессор Кузнецов К.Б. Официальные...»

«СОДЕРЖАНИЕ НОВЫЕ ПОСТУПЛЕНИЯ 2 Сельское хозяйство 2 Общие вопросы сельского хозяйства 2 Почвоведение 2 Земледелие 2 Растениеводство 2 Защита растений 3 Животноводство 3 Ветеринария 4 Охота и охотничье хозяйство 4 Механизация и электрификация сельского хозяйства 4 Экономика сельского хозяйства 5 Охрана окружающей среды в сельском хозяйстве 6 Лесное хозяйство 6 Пищевая...»

«КОРОЛЕВ ИЛЬЯ ВИКТОРОВИЧ РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ И СРЕДСТВ, СНИЖАЮЩИХ ВОЗДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ ПРОМЫШЛЕННОЙ ЧАСТОТЫ НА ЧЕЛОВЕКА Специальность 05.26.01 – Охрана труда (энергетика) АВТОРЕФЕРАТ Диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва – 2011 Работа выполнена в Государственном Образовательном Учреждении Высшего Профессионального Образования Московском энергетическом институте (Техническом университете) на кафедре Инженерная экология и охрана...»

«Горбачева ОЛЬГА анатольевна Разработка и внедрение методов контроля и исследований скважин с межколонными давлениями на Астраханском ГКМ Специальности: 25.00.17 Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений; 05.26.03 Пожарная и промышленная безопасность (нефтегазовый комплекс) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Уфа 2012 Работа выполнена в Государственном унитарном предприятии Институт проблем...»





Повышение безопасности и надежности эксплуатации оборудования нефтедобычи

На правах рукописи

МЕДВЕДЕВ АНДРЕЙ ВЯЧЕСЛАВОВИЧ

ПОВЫШЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ И НАДЕЖНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ОБОРУДОВАНИЯ НЕФТЕДОБЫЧИ

Специальность 05.26.03 «Пожарная и промышленная безопасность»

(нефтегазовая отрасль)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Уфа - 2009

Работа выполнена в Уфимском государственном нефтяном техническом университете

Научный руководитель доктор технических наук, профессор Байков Игорь Равильевич.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Хафизов Ф.Ш.;

доктор технических наук, профессор

Юкин А.Ф.

Ведущее предприятие ГУ «Центр энергосберегающих технологий Республики Татарстан при Кабинете Министров Республики Татарстан».

Защита состоится «29» декабря 2009 г. в 11:30 на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.289.05. при Уфимском государственном нефтяном техническом университете по адресу: 450062, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уфимского государственного нефтяного технического университета.

Автореферат разослан «24» ноября 2009 г.

Ученый секретарь А.В. Лягов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы работы. Безопасная эксплуатация нефтяных месторождений зависит от выполнения целого ряда условий и технических мероприятий. В это понятие включается не только безаварийная эксплуатация (в смысле крупных техногенных аварий с серьезными экологическими последствиями, человеческими жертвами или опасностью для жизни людей), но и стабильность производственных показателей, надежность работы оборудования и энергообеспечения. Поэтому повышение уровня промышленной безопасности нефтедобычи подразумевает проведение целого комплекса технических и организационных мероприятий, включающих меры по увеличению межремонтного периода эксплуатации оборудования промысла, повышению качества ремонтных и профилактических мероприятий, постоянный контроль технического состояния оборудования и т.п.

Проблемы промышленной безопасности в нефтедобыче постоянно усугубляются вследствие неудовлетворительного состояния основных производственных фондов нефтедобывающих предприятий. В целом по нефтедобывающей промышленности степень износа основных производственных фондов составляет более 60%, а по отдельным нефтяным компаниям достигла 70% и продолжает расти.

Существенно вырос фонд бездействующих скважин, превысив четверть эксплуатационного фонда, что привело к разбалансированию систем разработки месторождений, выборочной отработке запасов нефти. В конечном счете, все это ведет к безвозвратным потерям части извлекаемых запасов.

Кроме перечисленных проблем, большое значение имеют организационно-технические вопросы – планирование ремонтно-восстановительных работ, численность и оснащение ремонтных служб, оптимизационные мероприятия по подбору и замене оборудования. При разработке подобных мероприятий необходимо использовать математические модели процессов, разработке которых также посвящены разделы диссертационной работы.

Цель диссертационной работы:

Создание научно обоснованной системы планирования замены нефтегазового оборудования, позволяющей повысить надежность эксплуатации и минимизировать стоимость его эксплуатации, с учетом закономерностей распределения отказов технологического оборудования нефтедобычи и их интенсивности в пределах разрабатываемого месторождения.

Задачи исследований:

  1. Разработка принципов оптимизации сроков замены насосно-силового оборудования для повышения надежности работы нефтяных промыслов.
  2. Создание и апробация унифицированных математических моделей прогнозирования интенсивности отказов ЭЦН и ШГН.
  3. Разработка способов локализации на территории нефтяных месторождений зон с аномально высокой аварийностью оборудования.
  4. Создание методики прогнозирования основных типов отказов насосно-силового оборудования в зависимости от условий его эксплуатации.
  5. Разработка методики прогнозирования развивающихся отказов по изменению дебитов скважин.

Методы решения задач

При решении поставленных задач и обработке промышленной технологической информации использовались вероятностно-статистические методы и методы теории дифференциальных уравнений.

Научная новизна заключается в следующем:

  1. Созданы математические основы и разработаны рекомендации по оптимальным срокам замены оборудования нефтегазодобычи.
  2. Разработана методика распознавания аномальных зон разработки нефтяных месторождений, предрасположенных к повышенной аварийности оборудования.
  3. Разработана математическая модель прогнозирования времени наработки на отказ насосно-силового и технологического оборудования, учитывающая как условия эксплуатации, так и его конструктивные и качественные показатели.

На защиту выносятся результаты научных разработок в области создания методов повышения надежности эксплуатации технологического оборудования нефтедобычи и обеспечения безопасности работы объектов нефтяных месторождений.





Практическая значимость и реализация работы

Разработаны методы математической обработки баз данных мониторинговых систем нефтепромыслов, позволяющие прогнозировать сроки возникновения дефектов нефтепромыслового оборудования, определять характерные зоны месторождений, подверженных повышенному риску возникновения дефектов определенного типа. Результаты расчетов могут применяться для планирования ремонтно-восстановительных работ на нефтедобывающем оборудовании нефтепромыслов.

Результаты исследований применяются в практической работе предприятий ТНК-ВР. Методика проведения оптимальных замен оборудования внедрена в ОАО «Варьеганнефтегаз» с годовым экономическим эффектом в размере 2122 тыс. руб.

Апробация работы

Международный круглый стол «Развитие компетенций в области проведения HAZOP и PHSER» (г. Москва, 13 января 2008 г.), научно-практическая конференция «Геоэкологические и инженерно-геологические проблемы развития гражданского и промышленного комплексов города Москвы» (г. Москва, 15-17 апреля 2008 г.), международный круглый стол «Принципы безопасного размещения зданий с персоналом на опасных производственных объектах» (г. Москва, 24 июля 2008 г.), международный круглый стол «Статус по технологической безопасности и анализам HAZOP/PHSER на проектах ТНК-ВР» (г. Москва, 23 сентября 2008 г.), международный круглый стол «Северная группа лицензионного участка Каменное. Расположение и анализ HAZOP» (г. Нягань, 24-28 ноября 2008 г.), международный круглый стол «HAZOP проекта электростанции собственных нужд ОАО СП Варьеганнефть» (г. Нижневартовск, 6-9 апреля 2009 г.), IX международная конференция «Новые идеи в науках о земле» (г. Москва, 14-17 апреля 2009 г.), международный круглый стол «Методические указания по оценке последствий аварий с выбросом опасных веществ на типовых нефтегазовых опасных производственных объектах ТНК-ВР» (г. Москва, 10 июня 2009 г.), международный круглый стол «LEADERSHIP &MANAGEMENT OF HAZOP STUDIES» (г. Лидс, 14-16 сентября 2009 г.), международный круглый стол «Организация и проведение HAZOP (Анализа опасности и работоспособности) электростанций собственных нужд и объектов энергетики ТНК-ВР» (г. Москва, 23 сентября 2009 г.).

По теме диссертационной работы опубликовано 9 печатных работ, в том числе 5 статей и 4 тезиса на межрегиональных научно-технических конференциях.

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных выводов и рекомендаций; содержит 153 страницы машинописного текста, 18 таблиц, 38 рисунков, библиографический список использованной литературы из 139 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы цель и основные задачи, научная новизна и практическая ценность результатов проведенных исследований.

В первой главе диссертационной работы рассмотрены методы контроля и диагностики параметров эксплуатационной надежности нефтегазового оборудования, проблемы промышленной безопасности объектов нефтедобычи, проводится классификация и анализ наиболее распространенных типов отказов нефтепромыслового оборудования, а также рассматриваются пути повышения уровня безопасности эксплуатации объектов нефтяных месторождений.

В литературном обзоре рассмотрены некоторые основные проблемы нефтедобычи - крайне неудовлетворительное состояние основных производственных фондов вследствие его естественного старения и износа, рост числа бездействующих скважин, постоянный рост тарифов на энергоносители и высокие удельные эксплутационные затраты на добычу нефти.

Проведен анализ причин и типов аварий нефтепромыслового оборудования и выявлены факторы, повышающие риски возникновения отказов определенного типа. Рассмотрены вопросы математического моделирования технологических процессов нефтегазодобывающей отрасли, позволяющих осуществлять прогнозирование параметров надежности системы на основе ретроспективного анализа.

На основании проведенного в первой главе анализа современного состояния надежности и эксплуатационной безопасности объектов нефтяных промыслов сделаны выводы о необходимости дальнейшего совершенствования методов повышения и контроля надежности и безопасности оборудования нефтегазопромыслов на основе данных современных средств автоматического мониторинга, разработки новых статистико-вероятностных моделей работы оборудования, оптимизации режимов его работы и своевременной замены на более надежное и эффективное.

Наработка на отказ основного нефтедобывающего оборудования – глубинных насосов – зависит от условий эксплуатации оборудования, и для увеличения межремонтного периода (МРП) необходим постоянный контроль режимов работы скважин, что возможно лишь при использовании компьютерных систем мониторинга нового поколения, позволяющих не только измерять и регистрировать параметры функционирования промысла, но и управлять всем технологическим процессом добычи нефти.





Показано, что имеющиеся в настоящее время статистико-вероятностные модели не позволяют адекватно описать сложные взаимосвязанные механизмы возникновения аварийных ситуаций.

Существующие модели прогнозирования надежности нефтедобывающего оборудования статичны и не учитывают динамики изменения характеристик месторождения во времени. Вместе с тем, как показал проведенный обзор, МРП оборудования имеет тесную связь с текущими режимами добычи нефти, которые существенно вариабельны.

Во второй главе рассмотрены вопросы замены нефтепромыслового оборудования. Своевременная замена устаревшего оборудования позволяет не только увеличить надежность и безопасность эксплуатации нефтепромыслов, но и минимизировать затраты предприятия на эксплуатацию оборудования. Созданию математической модели оптимальной замены оборудования и посвящена вторая глава диссертационной работы. В модели учтены такие параметры, как стоимость нового оборудования, затраты не эксплуатацию имеющегося, учетная процентная ставка на капитал, изменение цен на энергоресурсы и др.

В общем случае при решении задач замены необходимо учитывать все расходы, связанные с выбором машины и сроком ее эксплуатации. При этом необходимо учитывать изменения уровня издержек (цены денег), связанные с инфляцией и наличием процента на капитал.

Рассматривается последовательность периодов времени одинаковой длины 1,2…n. Каждому из них сопоставляются величины затрат C1, C2,… Cn соответственно. В начальную стоимость оборудования А входит как цена самого оборудования, так и стоимость работ по демонтажу старого оборудования и монтажу нового. Через обозначим учетную процентную ставку на капитал. Тогда приведенная сумма Kn всех будущих затрат, связанных со стратегией, по которой оборудование заменяется каждые n периодов, составляет

(1)

Это выражение можно привести к виду

, (2)

где.

Если стратегия замены оборудования является наилучшей, то должны выполняться следующие неравенства:

. (3)

С учетом (2) неравенства (3) приводятся к виду

. (4)

На основе анализа неравенств (4) можно предложить следующее простое правило оптимальной замены оборудования:

  1. Если издержки в следующем периоде ниже средневзвешенных прошлых затрат, то оборудование заменять не следует.
  2. Если издержки в следующем периоде превосходят величину средневзвешенных прошлых затрат, то оборудование следует заменить.

Для практического применения метода необходимо проверить условие

. (5)

Пример расчета оптимального периода замены насоса ЦСН-240-1900 в условиях эксплуатации одного из месторождений ТНК-ВР приведен на рис.1 и составляет 12 лет (f(n)=0).

Рис.1. Определение оптимального периода замены оборудования

(на примере ЦСН-240-1900)

Особо следует отметить, что в предлагаемой модели существенную роль играет степень загрузки оборудования (рис.2).

Рис. 2. Зависимость оптимального периода замены оборудования от его загрузки

Рис. 3. Окно программы расчета оптимальных замен оборудования

Алгоритм замен оборудования реализован в виде компьютерной программы, исходные данные и результаты расчетов для конкретного примера показаны на рис.3.

На основе предложенной модели разработана программа модернизации оборудования для одного из нефтегазодобывающих предприятий ТНК-ВР.

Третья глава посвящена разработке принципов прогнозирования параметров надежности технологического оборудования нефтепромыслов.

На основе статистической обработки баз данных систем мониторинга получены аналитические зависимости, описывающие распределение времени безотказной работы нефтепромыслового оборудования для его различных типоразмеров и типов.

В первом разделе главы решается задача определения динамики изменения показателей надежности технологического оборудования нефтяных промыслов.

В настоящее время известно значительное количество статистических моделей, описывающих вероятность выхода из строя технологического оборудования нефтепромыслов. В них, как правило, предполагается, что отказы оборудования происходят при условии постоянства потока отказов, т.е. = const. Исследования баз данных систем автоматической регистрации параметров нефтедобычи показали, что наиболее адекватно поток отказов может быть описан при помощи модели, учитывающей внутренние и внешние факторы воздействия на ресурс оборудования, причем последние являются функцией времени. Получены аналитические выражения для вероятности безотказной работы оборудования для данной модели с использованием трехпараметрической функции распределения Гомперца.

, (6)

где

,

K1, K2, K3 – положительные константы, определяемые путем решения обратной задачи нахождения параметров эмпирических зависимостей.

Коэффициент K1 в этом распределении характеризует влияние внешних воздействий, K2 и K3 – “износ” системы. Если положить K2 = 0, то получится стандартное показательное распределение.

Учитывая вид интегральной функции (6) и соотношение F(t) = 1- R(t), имеем

. (7)

Учитывая, что согласно принятой модели (t) = -(1+ 2), имеем

1=-К1; (8)

.

Таким образом, второе слагаемое в выражении для интенсивности отказов (t) действительно является функцией времени, при условии, что вычисленные значения К2 и К3 окажутся отличными от нуля. Составляющая -2(t) является возрастающей функцией, следовательно, неблагоприятное влияние внешних факторов усиливается по мере старения оборудования.

Рис.4. Функция надежности насосного оборудования. Общее количество отказов 950. Значения параметров распределения Гомперца: K1=0,0028 сут-1, K2=0,1603, K3=0,7647сут-1;

1 – расчетная кривая;

2 – эмпирические данные

На рис.4 представлен вид функции надежности и ее сопоставление с данными по реальным отказам глубинных насосов. Точность прогноза по предлагаемой модели (2) не менее чем в 2 раза превосходит тот же параметр модели, использующей показательную функцию надежности (1), т.е. при = const (табл.1).

Таблица 1

Сравнительные характеристики достоверности предлагаемой модели расчета изменения временных показателей надежности оборудования нефтяных промыслов

№ п/п Причина отказа Параметры модели Ki 1,% 2,%
K1 K2 K3
1 Отказы по всем причинам 0,0028 0,1603 0,7647 10,3 3,8

Окончание табл. 1

2 Засорение песком 0,0044 0,3230 0,0325 10,2 2,8
3 Негермети-чность НКТ 0,0027 0,0670 0,9421 33,7 6,8
4 Полеты 0,0027 0,4205 0,0083 7,4 3,3
5 Снижение динамичес-кого уровня 0,0042 0 0 5,3 5,3

С учетом того обстоятельства, что влияние внешних факторов может различаться для различных районов месторождения, в диссертационной работе проведено разделение добывающих скважин на отдельные группы, характеризующиеся своими специфическими дефектами.

Методами кластерного анализа выявлены группы кустов скважин, подверженных определенным типам дефектов. Пример выделения таких групп, по одному из месторождений ТНК-ВР, представлен в табл.2.

Подобная группировка связана с воздействием внешних факторов, и можно с большим основанием предположить, что их влияние есть функция от расположения объекта на территории месторождения, т.е. от географических координат. Для проверки этой гипотезы использовалось трехмерное представление интенсивности отказов оборудования, произошедших по определенным причинам, и методы корреляционного анализа.

Таблица 2

Кластеризация отказов различного типа по кустам скважин

(выделенные значения соответствуют эмпирической вероятности большей 0,5)

номер куста Засоре-ние номер куста Полеты номер куста Негерме-тичность НКТ номер куста Электри-ческие причины номер куста Сниж.ди-намичес-кого уровня
1 2 1 2 1 2 1 2 1 2
241 0,80 188 1,00 162 0,82 151 1,00 8 0,31
117 0,80 175 1,00 149 0,60 132 0,25 131 0,30
105 0,80 150 1,00 163 0,36 174 0,25 147 0,30

Окончание табл. 2

1 2 1 2 1 2 1 2 1 2
205 0,76 164 0,50 203 0,33 119 0,25 104 0,29
29 0,76 177 0,50 307 0,33 307 0,22 204 0,29
191 0,75 201 0,50 186 0,29 187 0,22 132 0,25
176 0,65 174 0,38 204 0,29 133 0,20 163 0,21
148 0,64 186 0,29 191 0,25 149 0,20 148 0,14
104 0,57 204 0,29 119 0,25 241 0,20 118 0,14
203 0,50 118 0,29 164 0,25 117 0,20 307 0,11
177 0,50 190 0,22 174 0,25 104 0,14 133 0,10

В диссертационной работе показано, что интенсивность возникновения дефектов нефтепромыслового оборудования имеет четко выраженное территориальное распределение, характерное для конкретного типа дефекта и имеющее специфический вид для каждого месторождения.

В заключении третьей главы работы представлены результаты анализа взаимосвязи типов дефектов оборудования нефтедобычи с параметрами и характеристиками добывающих скважин. Результаты корреляционного анализа приведены в табл. 3.

Как следует из представленных в таблице данных, имеет место статистически значимая связь между целым рядом параметров скважин и характерными для установленного на них оборудования типами дефектов. Полученные результаты могут быть использованы для прогнозирования возникающих дефектов и планирования работы ремонтно-восстановительных служб.

Таблица 3

Корреляционная таблица взаимосвязи причин аварий и параметров эксплуатации по кластеризованным объектам

Параметр/ причина Дебит по нефти Дебит по жидкости Обвод­нен­ность Число скважин в кусте Общее число аварий Закачка воды на куст
Засорение 0,452 0,286 0,00 0,262 0,107 -0,048
«Полеты» 0,491 0,394 0,564 0,085 0,109 0,242

Окончание табл. 3

Электрические причины 0,011 -0,083 0,202 0,00 0,405 0,107
Снижение динамического уровня -0,381 -0,214 0,714 -0,369 -0,321 0,095
Негерметичность НКТ -0,012 0,655 0,607 0,310 0,583

Примечание: Выделенные значения статистически значимы на уровне 95%.

В четвертой главе рассматриваются вопросы моделирования отказов технологического оборудования в нефтедобыче.

Главной задачей всех используемых в настоящее время методов прогноза времени наступления отказа является необходимость построения временной прогностической функции той или иной степени сложности. Степень сложности модели в общем случае зависит не только от самого параметра, характеризующего изменение технического состояния (дебит, приемистость скважины, изменение энергопотребления и пр.), но и от уровня шумовой составляющей измерений и объема выборки.

Выбор модели, описывающей изменения показателей надёжности функционирования технологического оборудования, является наиболее ответственным и сложным этапом прогностической процедуры. Упрощение модели приводит к уменьшению точности прогноза времени наступления отказа. Излишнее усложнение модели может привести к неустойчивости алгоритма идентификации и, как правило, лишает идентификационные модели предсказательной силы. Кроме того, необходимо учитывать, что степень сложности модели зависит не только от идентифицируемого параметра, но и от уровня погрешности первичных измерений.

В первом разделе четвертой главы предлагается метод определения оптимальной степени сложности прогностической модели. В качестве этого метода предлагается использовать метод структурной минимизации среднего риска (СМСР), который позволяет строить прогностические модели оптимальной сложности даже по информации с высоким уровнем шума. В работе проведена апробация предлагаемой методики для прогнозирования развития основных дефектов оборудования, которая показала, что увеличение точности прогноза при ее применении достигает 10…30 %.

Нами были обработаны данные тренда производительности скважины по жидкости, за период 30-ти суток (интервал «а» – база прогноза на рис.5). Ставилась задача определить время отказа с наибольшей точностью.

Предварительная селекция элементарных функций, описывающих подобное поведение экспериментальных кривых, показала, что наиболее точны (в смысле дисперсии адекватности) полиноминальные зависимости.

На рис. 5 показано поведение трёх полиномов различной степени сложности, построенных на одном и том же массиве данных (интервал «а» на рис. 5).

Анализ полученных результатов показывает, что ошибка прогноза момента наступления аварии линейной моделью составляет 56%, полиномом 3-й степени 14%, полиномом 2-й степени 2%. В то же время величина дисперсии адекватности всех этих моделей на этапе обучения (зона «а» на рис.5) практически одинакова.

Таким образом, становится очевидным необходимость использования дополнительных методов обработки данных, в полной мере реализующих информационные возможности мониторинговых систем.

Предлагаемый метод выбора прогностической модели оптимальной степени сложности имеет тот недостаток, что априорно предполагается, что класс функций, в котором оцениваются эти модели, заранее определен. В реальных же условиях выбор того или иного класса функций сам по себе является весьма сложной, а порой неразрешимой задачей. Поэтому предлагается строить модели прогноза отказов на основе метода авторегрессии.

Рассмотрим возможности применения этого метода к поставленной нами задаче прогноза изменения дебита при воздействии на этот параметр n различных факторов.

Рис.5. Сравнение прогностических возможностей моделей различной сложности. Причина аварии – засорение рабочих органов насоса песком

Интервал «а» – база для прогноза, интервал «b» – прогноз.

1 – полином 1-й степени;

2 – полином 2-й степени;

3 – полином 3-й степени;

маркеры в форме ромба – фактические данные непосредственно перед полным отказом

Известно, что дискретные периодические решения имеют так называемые разностные уравнения с постоянными коэффициентами:

xn+m = amxn+m-1 + am-1xn+m-2 + am-2xn+m-3 +… a1xn. (9)

Если заданы x1, x2,… xm, то по формуле (9) можно найти xm+1, xm+2 и т.д. Общее решение такого уравнения имеет вид

. (10)

Величины ak = exp(k) являются корнями многочлена степени m с коэффициентами 1, -am, -am-1,…. -a1. Если все k чисто мнимые, решение будет суммой гармонических колебаний, в противном случае оно будет содержать возрастающие или убывающие составляющие.

Суть предлагаемого метода заключается в том, что обычно в обрабатываемой выборке значимых частот немного, и в этом случае ее с достаточной точностью можно рассматривать как решение разностного уравнения. Для этого, задавшись некоторым m, методом наименьших квадратов определяют коэффициенты ai, а затем, решая уравнение m-й степени, вычисляют искомые частоты. При этом надо учитывать, что число коэффициентов должно быль не меньше чем 2d, где d - число существенных частот в спектре.

Эта методика, в отличие от Фурье-разложения, позволяет прогнозировать будущее поведение временного ряда.

Далее в работе приводятся практические примеры реализации методики на примере прогноза отказов насосно-силового оборудования. Результаты использования предлагаемой методики показывают, что точность прогноза времени наступления отказов удовлетворительна только на несколько шагов по времени. При долгосрочном прогнозировании точность существенно падает.

Поэтому в этом же разделе диссертации предлагается метод прогноза, в котором есть возможность интерпретации результатов за счет участия в процедуре прогноза лица, принимающего решение (ЛПР) о достаточной точности прогноза. В его основе лежит свободный от модели алгоритм, предназначенный для исследования структуры временных рядов. Этот метод совмещает в себе достоинства многих других алгоритмов, в частности, анализа Фурье и регрессионного анализа. Одновременно он отличается наглядностью и простотой в управлении.

Базовый вариант метода состоит в преобразовании одномерного ряда в многомерный с помощью однопараметрической сдвиговой процедуры, исследовании полученной многомерной траектории с помощью анализа главных компонент (АГК) и восстановлении (аппроксимации) ряда по выбранным главным компонентам. Результатом применения метода является разложение временного ряда на простейшие элементы: медленные тренды, сезонные и другие периодические или колебательные составляющие, а также шумовые компоненты. Полученное разложение может служить основой прогнозирования как самого ряда, так и его отдельных составляющих.

В последнем разделе четвертой главы рассмотрено влияние динамической составляющей нагрузок в колонне штанг на надежность эксплуатации штанговых глубиннонасосных установок. Разработана математическая модель, описывающая динамические нагрузки ШГНУ в зависимости от технических характеристик ШГНУ и физических свойств добываемой жидкости, проведено сравнение расчетных данных с данными ИИС и показано, что погрешность модели не превышает 10%. Установлено, что наличие динамической составляющей нагрузок ШГНУ оказывает существенное влияние на надежность работы штанговых насосов и даны рекомендации по снижению этого влияния.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

  1. Разработаны принципы определения сроков оптимальной замены нефтегазового оборудования и определения периодичности его замены для повышения безопасности и надежности разработки нефтепромыслов. Приводятся рекомендации по выбору марок и типов оборудования с учетом его стоимости, эффективности и сроков окупаемости. Создана компьютерная программа для расчетов, предложен план оптимальных замен оборудования для одного из предприятий ТНК-ВР.
  2. Предложены математические модели, позволяющие прогнозировать интенсивность отказов установок ЭЦН и ШГН. Установлены количественные критерии влияния условий эксплуатации этого оборудования на его рабочий ресурс. Показано, что достоверность разработанных моделей не менее чем в два раза превосходит точность прогноза моделей, использующих гипотезу стационарных потоков отказов.
  3. Предложен способ обнаружения и локализации на территории нефтяных месторождений зон с аномально высокими показателями интенсивности отказов насосно-силового оборудования.
  4. Установлено, что различные типы отказов оборудования имеют детерминированный характер по месту локализации аварий. Установлены статистически значимые связи между типами отказов и технологическими характеристиками эксплуатации кустов скважин.
  5. Разработан алгоритм прогнозирования момента времени наступления отказа в работе насосно-силового оборудования, основанный на анализе временной динамики изменения дебитов скважин. Апробация методики показала, что её применение позволяет увеличить точность прогноза не менее чем на 20-25% по сравнению с традиционными способами прогноза.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ НАУЧНЫХ ТРУДАХ

  1. Байков И.Р., Китаев С.В., Шаммазов И.А., Медведев А.В. Исследование выбросов парниковых газов на газотранспортных предприятиях// Нефть и газ.-2008.-№3.-С. 114-117.
  2. Сычев Ю.А., Медведев А.В., Старостин В.В. Режимы компенсации реактивной мощности активными фильтрами в сетях горных и нефтегазовых предприятий// IX Международная конференция «Новые идеи в науках о земле».- М.:, РГГРУ им. Серго Орджоникидзе, 14-17 апреля 2009.-С. 249.
  3. Гамазин С.И., Медведев А.В., Гумиров Д.Т., Пупин В.М. Устройства быстродействующего АВР и решение проблем непрерывности технологических процессов// Электро-info.-2008.- Сентябрь.-№9(56).-С. 54-63.
  4. Медведев А.В., Старостин В.В., Сычев Ю.А. Прогнозируемая компенсация реактивной мощности и коррекция кривых тока и напряжения в сетях нефтегазодобывающих предприятий// Геоэкологические и инженерно-геологические проблемы развития гражданского и промышленного комплексов города Москвы: материалы научно-практической конференции.- М.: РГГРУ, 15-17 апреля 2008.-С. 257-258.
  5. Абрамович Б.Н., Аденова Г.А., Устинов Д.А., Медведев А.В. Использование солнечной энергии для электроснабжения энергетических установок горного производства// Геоэкологические и инженерно-геологические проблемы развития гражданского и промышленного комплексов города Москвы: материалы научно-практической конференции.- М.: РГГРУ, 15-17 апреля 2008.-С. 236-237.
  6. Полищук В.В., Медведев А.В. Особенности работы релейной защиты в промысловых распределительных сетях с автономными энергоисточниками// Геоэкологические и инженерно-геологические проблемы развития гражданского и промышленного комплексов города Москвы: материалы научно-практической конференции.- М.: РГГРУ, 15-17 апреля 2008.- С. 253-254.
  7. Абрамович Б.Н., Сычев Ю.А., Медведев А.В., Старостин В.В., Аболемов Е.Н., Полищук В.В. Коррекция коэффициента мощности в сетях нефтепромыслов с помощью активного фильтра// Нефтяное хозяйство.-2008.-Май.-№5.-С. 88-90.
  8. Абрамович Б.Н., Сычев Ю.А., Медведев А.В., Старостин В.В., Аболемов Е.Н., Полищук В.В. Промышленные испытания активного фильтра в промысловых сетях ОАО «Оренбургэнефть ТНК-ВР»// Промышленная энергетика.-2008.-Октябрь.-№10.-С. 42-46.
  9. Медведев А.В., Шевинский Я.С. Крупные проекты ТНК-ВР: Оценка производственной безопасности»// Новатор.-2008.-Сентябрь – Ноябрь.-№24.-С. 27-29.

Соискатель Медведев А.В.



 


Похожие работы:

«ГАСПАРЬЯН Никита Александрович ПЫЛЕПОДАВЛЕНИЕ НА ОСНОВЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ФАЗОВЫХ ПЕРЕХОДОВ ВЛАГИ ПРИ ВЕДЕНИИ ОТКРЫТЫХ ГОРНЫХ РАБОТ Специальность 05.26.01 – Охрана труда (в горной промышленности) Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2008 Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Санкт-Петербургском государственном горном институте имени Г.В. Плеханова (техническом...»

«КРАСИЛЬНИКОВА ОЛЬГА ВЛАДИМИРОВНА ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ДОБЫЧЕ СЕРОВОДОРОДСОДЕРЖАЩЕГО УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ НА ОСНОВЕ ИДЕНТИФИКАЦИИ МЕЖКОЛОННЫХ ПРОЯВЛЕНИЙ (на примере Астраханского ГКМ) Специальность 05.26.03 – Пожарная и промышленная безопасность (нефтегазовый комплекс) А В Т О Р Е Ф Е Р А Т диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Уфа 2009 Работа выполнена в Государственном унитарном предприятии Институт...»

«ЧИРКОВ ЮРИЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ ПОВЫШЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ТРУБОПРОВОДОВ СЕРОВОДОРОДСОДЕРЖАЩИХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ Специальность 05.26.03 – Пожарная и промышленная безопасность (нефтегазовая отрасль) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Уфа – 2010 Работа выполнена в ГОУ ВПО Оренбургский государственный университет. Научный консультант - доктор технических наук, профессор Кушнаренко Владимир Михайлович Официальные оппоненты:...»

«Дроговоз Виктор Анатольевич СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОБСЛУЖИВАНИЯ ПОСТРАДАВШИХ В ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЯХ С ПОМОЩЬЮ МОБИЛЬНЫХ ТЕЛЕМЕДИЦИНСКИХ КОМПЛЕКСОВ Специальность 05.26.02 – Безопасность в чрезвычайных ситуациях (авиационная и ракетно-космическая техника) Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва 2009 Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Государственном научном центре Российской Федерации- Институте...»

«ПОЛЕГОНЬКО ВЛАДИМИР ИВАНОВИЧ РАЗРАБОТКА МЕТОДИЧЕСКИХ ПРИНЦИПОВ СЕРТИФИКАЦИИ УСЛУГ (РАБОТ) В ОБЛАСТИ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ НА ОБЪЕКТАХ НЕФТЕГАЗОВОЙ ОТРАСЛИ Специальность 05.26.03 – Пожарная и промышленная безопасность (нефтегазовая отрасль) Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Уфа – 2009 Работа выполнена в ГОУ ВПО Уфимский государственный нефтяной технический университет. Научный руководитель доктор технических наук, профессор Хафизов...»

«Демидова Ольга Анатольевна РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ОЦЕНКИ ЭКОСИСТЕМНЫХ РИСКОВ В ЗОНАХ ВОЗДЕЙСТВИЯ ВЫБРОСОВ НА ОБЪЕКТАХ ГАЗОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 05.26.02 – Безопасность в чрезвычайных ситуациях в нефтяной и газовой промышленности АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва – 2007 Работа выполнена в Обществе с ограниченной ответственностью Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий – ВНИИГАЗ и в Некоммерческом...»

«Гиниятов Ильнур Гумарович РАЗРАБОТКА ТРЕНАЖЕРНОГО ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ НА НЕФТЕГАЗОВЫХ ОБЪЕКТАХ Специальность 05.26.03 – Пожарная и промышленная безопасность (нефтегазовая отрасль) Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Уфа - 2009 Работа выполнена в Уфимском государственном нефтяном техническом университете на кафедре Пожарная и промышленная безопасность. Научный руководитель доктор...»

«Аграфенин Сергей Иванович Совершенствование методов проектирования не ф тегазопроводов на основе нормативного вероятностного подхода Специальности 25.00.19 Строительство и эксплуатация нефтегазопроводов, баз и хранилищ; 05.26.03 – Пожарная и промышленная безопасность (нефтегазовый комплекс) А в т о р е ф е р а т диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Уфа 2009 Работа выполнена в Государственном унитарном предприятии Институт проблем...»

«ИСАКОВ Роман Романович Обоснование методИКИ оЦЕНКИ УСЛОВИЙ ТРУДА ГОРНОРАБОЧИХ ПОВЕРХНОСТНОГО КОМПЛЕКСА ШАХТ И КАРЬЕРОВ СЕВЕРА Специальность 05.26.01 – Охрана труда (в горной промышленности) А в т о р е ф е р а т диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Санкт-Петербург 2009 Работа выполнена в государственном...»

«Лопухин Борис Михайлович ОЦЕНКА И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ЛИЧНОСТНЫХ РЕСУРСОВ СТРЕСС-ПРЕОДОЛЕВАЮЩЕГО ПОВЕДЕНИЯ СОТРУДНИКОВ ГПС МЧС РОССИИ В ПЕРИОД АДАПТАЦИИ К ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ 05.26.03 – пожарная и промышленная безопасность Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата психологических наук Санкт-Петербург – 2013 Работа выполнена в Автономной некоммерческой образовательной организации высшего профессионального образования Институт экономики бизнеса Научный...»

«Александров АЛЕКСАНДР АЛЕКСАНДРОВИЧ Особенности внутригрупповых процессов в учебных группах вуза МЧС России 05.26.03 – пожарная и промышленная безопасность Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата психологических наук Санкт-Петербург 2013 Работа выполнена в ФГБОУ ВПО Санкт-Петербургский университет Государственной противопожарной службы МЧС России





Загрузка...


наверх

 
<<  ГЛАВНАЯ   |    КОНТАКТЫ
2014 www.avtoreferat.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.