УДК 681.5.01:622.276
АНАЛИЗ МЕТОДОВ ПРЕДИКТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ ДЛЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ СКВАЖИН ПЕРИОДИЧЕСКОГО ФОНДА
М. А. Петрушин, аспирант ФГБУН ИПМаш РАН, Санкт-Петербург, Россия;
orcid.org/0009-0003-8824-1350, e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
Растущая доля периодического фонда скважин, оборудованных установками электроцентробежных насосов, на месторождениях Западной Сибири требует пересмотра подходов к управлению такими объектами. Истощение пластов, повышенное газосодержание и нестабильный приток приводят к работе УЭЦН вблизи границы срыва подачи и вынуждают переводить скважины в периодический режим эксплуатации. Целью настоящей работы является обоснование выбора аппарата управления для скважин периодического фонда. Решены следующие задачи: процесс формализован в терминах теории автоматического управления (ТАУ); показана несводимость задачи к классическому ПИД-регулированию; обоснован выбор предиктивного аппарата управления; приведен критерий устойчивости периодического режима; полученный подход проверен численным экспериментом по управлению с обратной связью. Установлено, что объект описывается как гибридная двухфазная система с непрерывной внутрицикловой динамикой и поцикловым переназначением вектора управления. Показано, что ни рекомендательные системы верхнего уровня, ни локальные ПИД-контуры не обеспечивают одновременного учeта траекторных ограничений, среднецикловых целей и работы вблизи границы устойчивости. Общая постановка задачи допускает управление обеими фазами цикла; режим АПВ/ПКВ рассмотрен как частный случай, для которого имеется верифицированная модель объекта. В замкнутом вычислительном эксперименте предиктивный регулятор автономно вывел среднецикловой дебит жидкости на заданное значение и удерживал его с точностью ±5 % при соблюдении ограничения по давлению на приeме насоса.
Ключевые слова: периодическая эксплуатация скважины, УЭЦН, АПВ/ПКВ, модельное предиктивное управление, MPC, теория автоматического управления, гибридные системы, критерий устойчивости периодического режима, работа на границе устойчивости, замкнутое управление.