Файл: Кулиев, И. Ш. Автоматизация комплекса технологических процессов добычи нефти в нефтяных шахтах.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 02.11.2024
Просмотров: 25
Скачиваний: 0
Рис.6. |
Характеристики |
электрических параметров горных пород: |
а - в |
сухом состоянии; б - в IOO^-нои влажном состоянии’ (сплошные- |
|
кривые |
- характеристики удельного электрического сопротивления |
|
пород, |
пунктирные кривые |
- характеристики диэлектрической прони- |
,цаемости тех же пород),
1 |
и 1, |
- |
для |
диабаза; 2 и 2- - для диабазовых ыанделыптейнов; |
3 |
и 3 |
- |
для |
обожженного аргиллита; 4 и 4' - для туфита |
L.
Рис.7. Сравнительная зависимость сопротивления горных пород при наличии в порах нейти при 100$-ном заполне нии пор проводящей жидкостью
В электрическом отношении горные породы представляют собой сложный по структуре агрегат физически разнородных тел, занимающий промежуточное положение между совершенным диэлектриком и идеальным проводником. Поэтому электрические свойства горных пород опреде ляются свойствами составляющих компонентов и их объемным соотноше нием. Для характеристики таких сред обычно пользуются средними па раметрами. Средняя диэлектрическая проницаемость среды для поля, направленного вдоль слоев, которая учитывается при распространении радиоволн в шахте в горизонтальном направлении, определяется сле
дующей формулой
к* £А
ecpt
„Ч
-19 -
b- iiW
а для поля, направленного поперек слоев, используемого для переда чи информации через толщу земли в вертикальном направлении
|
|
8 |
|
- |
-S____ |
|
|
СВ П |
|
dK |
|
где |
d K |
- толщина к-го слоя; |
|||
|
£к |
- диэлектрическая проницаемость слоя. |
|||
Значения электрических параметров горных пород в диапазоне |
|||||
частот |
от |
200 кГц до |
I мГц |
определялись резонансным методом с по |
|
мощью куметров типа КВ-1. |
|
|
|||
Заранее подготовленная порода размещалась в кернодержателе |
|||||
между обкладками конденсатора. Куметр каждый раз настраивался в
резонанс, измерялась добротность контура, |
созданного |
емкостью_ |
|||||
пород и индуктивностью куметра. Значения |
£ |
и |
р |
вычислялись сле |
|||
дующими формулами |
|
|
|
|
|
|
|
е _ 11.5(0^2) |
d _ |
t * _ |
|
|
|
0-2) |
_ |
$ |
’ |
( |
( |
с ^ |
О |
ф |
’ • |
g |
_ |
|
|
|
|
|
|
I 8 - I 0 11
Из экспериментально полученных результатов (см.рис.6,а,б) видно, что удельное электрическое сопротивление горных пород в нефтяных шахтах изменяется в широких пределах (80+10000 Ом, соот ветственно, б = 6,25*10-^+10“^ l/Ом). Диэлектрическая проницае мость изменяется в пределе (5+200) £0 . Самое благоприятное усло вие для распространения радиоволн создают песчаники, насыщенные нефтью, которые имеют большое удельное сопротивление
(2+12)- Ю 3 Ом.м.
Следовательно, от буровых галерей до откаточного штрека за тухание радиоволн будет сравнительно меньше. Выработка нефтяных шахт в значительной части (особенно, где имеются диабазы во влаж ном состоянии) не благоприятна для распространения электромагнит ных волн. Поэтому создание канала связи для передачи информации на большие расстояния (более I км) для участков, состоящих из вы шеуказанных пород, возможно при помощи металлических направляющих (кабеля, труб, рельс и т.д.).
Эти выводы получили экспериментальные подтверждения в иссле дованиях, которые проводились в Ярегских нефтяных шахтах объедине
ния "Коминефть".
- 20 -
Решение проблемы измерения технологических параметров, пере даваемых с помощью сигналов по беспроводному электрическому кана лу, связано с определением статистических свойств помех. Перед анализом их в канале необходимо проверить соответствие закона распределения вероятностей амплитуд помех гауссовому (нох>мальному). Такое исследование осуществляется при псиощи тек называемой диаграммы рассеивания Бурфорда.
При подаче напряжений, одинаковых по амплитуде, на верти- кально-отклонянцие и горизонтально-отклонявдие пластины осцилло графа получается пространственная модель двумерной плотности ве роятности. Если набдщцать полученную фигуру Лиссажу в течение длительного времени на экране осциллографа с большим послесвече нием, или сфотографировать ее с большой выдержкой времени, то для гауссовых помех получается легко интерпретируемая картина - вся площадь, занимаемая фигурой Лиссажу, имеет форму эллип са.
Если же при такой проверка эта площадь не имеет формы эллипса то закон распределения нарушается. Для определения закона распреде ления помах в этом случае используется наиболее простой и широко распространенный способ - математическая обработка осциллограмм.
Для определения закона распределения помех, осциллограмма помех разбивается на ряд уровней,и подсчитывается время превыше ния напряжением каждого уровня
|
|
Р [х(1)] ^ |
, |
|
|
где |
Xjj - величина каждого уровня; |
|
|||
|
EAt - время превышения напряжением данного уровня; |
||||
|
X |
- длительность реализации. |
|
||
|
Значения функции распределения плотности вероятности опреде |
||||
ляются по формуле |
|
|
|
||
|
|
F (хк) = 1 - Р (хк) . |
|
||
|
Для импульсных помех подсчитывается число импульсов, превы |
||||
шающих данный уровень К |
П - |
|
|
||
|
|
|
= 1 |
|
|
где |
и |
(Xr ) |
|
'•к |
|
- общее число импульсов |
за время |
Т. |
|||
|
Кривая плотности вероятности определяется по формуле |
||||
|
|
Р (х) |
Ф ( х), |
|
|
|
|
сЬс |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- |
21 - |
|
В случае отклонения закона распределения от нормального стре мятся отыскать функцию f (х), которая преобразует данное распределе ние в нормальное. Такое преобразование имеет практический интерес, так как распределение преобразующей функции полностью описывается среднеквадратичным отклонением 6 и средним значением f (х).
Статистические свойства помех можно определить по автокорре ляционной функции помех, тэк как максимальное значение функции авто корреляции определяет эффективное напряжение помех в данной полосе частот, а время, в течение которого автокорреляционная функция сни жается до 1-5$ от максимального значения, характеризует время кор реляции помех, которое связано с шириной спектра помех соотношением
где а - некоторая постоянная, зависящая от формы спектра.
Зная функцию автокорреляции помех, можно определить их спек тральную характеристику
G(f) = 2 ЯСС) e~iU}td Z ; A ( T ) { l & ( f ) e Lu iTd f ,
где G- (f) - спектральная плотность мощности помех; R Си) - автокорреляционная функция.
Определение автокорреляционной функции помех В-(7) также воз можно с помощью математической обработки осциллограмм. Для этого необходимо иметь осциллограмму помех на достаточно большом интер вале времени, сдвинуть эту осциллограмму на время X , разбить по лученную картину на равные промежутки времени, перемножить попарно ординаты двух кривых для каждого момента времени, сложить получен ные произведения и сумму разделить на числа слагаемых.
Так определяется значение функции автокорреляции для каждого фиксированного значения X .
Определение значений автокорреляционной функции производится
для 7 от |
0 до 7 шах . Максимальная величина задержки определяет |
ся нижней |
частотой исследуемого диапазона |
п- |
_ |
1 |
|
ишах |
" г |
|
|
Интервалы длительности задержки, через которые производится |
|||
определение функции автокорреляции |
|
||
.г- |
.......... |
1 |
• |
Д I |
|
||
<5+10>*шах
- 22 -
Число значений X , для которых необходимо определить авто корреляционную функцию, определяется по формуле
X,
m = “шах АХ
Длительность реализации, подлежащей корреляционной обработке, вы бирается исходя из условия
Т ^ 10 X Q .
IFISlX
Число интервалов времени, на которые разбивается вся картина со сдвигом осциллограммы, определяется по теореме Котельникова, со гласно которой реализация помех длительности Т полностью харак теризуется заданием п = 2 TAf дискретных значений реализации по мех. Интервал времени или шаг дискретизации функции
1
I - 2ЛI
Также определение коэффициента автокорреляции можно осущест вить на блок-схеме, предназначенной для проверки случайного про цесса на соответствие нормальному закону распределения
1 - (S)2
p ^ - T T W - '
где р (X) - коэффициент автокорреляции, равный отношению функции автокорреляции к дисперсии помех, т.е. функции авто корреляции нулевого аргумента R 0 ;
а й в - большая и малая оси эллипса.
В подземных условиях Ярегских нефтяных шахт работают следую щие устройства, создающие индустриальные и электрические помехи: высоковольтные разъединители 6 кВ типа УРВМ 6/3; выпрямительные подстанции типа ТКШВП; магнитные пускатели типа ПМВИ-1331, ПМВИ-1365, ПМВИ-1361; фидерные автоматы типа АФВ-1А, АФВ-2А; све тильники типа В34, PBJI-I5, РП-100, РП-200; двигатели 6 кВ-320 кВт; насос (300 м3/ч) и т.д.
С помощью измерителя помех типа ИП-12-2ШМ проводились измере ния уровня помех в различных точках шахты. При измерении выбраны те участки шахты, которые характерны для выяснения свойства помех (центральная подземная подстанция, нефтеловушки, откаточный штрек и т.д.). Установлено, что при измерении на диспетчерском пункте
на частоте 170 + 180 кГц |
значительно увеличивается уровень по |
мех. |
|
По результатам экспериментальных данных, проведенных в нефтя ных шахтах, установлено:
- 23 -
1<Л?
1.Высокочастотные помехи в подземных условиях шахты во всех диа пазонах сравнительно малы.
2.Основные помехи наблюдались на центральной подземной подстан ции, в которой работают различные устройства. Эти устройства дают импульсные помехи в широкой полосе частот.
3.Основная часть помех наблюдалась в длинноволновом диапазоне частот примерно до 650 кГц. Незначительные помехи наблюдались также в диапазоне частот 1000*1200 кГц.
4.Выбор оптимального частотного диапазона для радиосвязи в шахте ограничивается двумя факторами: а) ниже 500 кГц'затухание ма ло, но помехи радиоприему сравнительно больше; б) выше I мГц
затухание больше, также накладываются помехи., Поэтому рекомендуется для радиосвязи в подземных условиях
Ярегских нефтяных шахт выбрать диапазон частот 600+1000 кГц.
АВТОМАТИЗАЦИЯ РАБОТЫ КОМПРЕССОРНЫХ СКВАЖИН
Одним из широко распространенных способов добычи нефти на подземных промыслах является способ закачки сжатого воздуха в пласт с помощью эрлифтных и инжекционных скважин.
Инжекционная скважина - это условное название. Одна из сква жин в группе (их число в группе - не менее 15) делается нагне тательной, с помощью которой нагнетается рабочий агент - сжатый воздух (давлением 3-6 кгс/см2 ) в плвст.
Подача и прекращение доступа рабочего агента эрлифтшвс и ин жекционных скважин производится с помощью переносных шлангов с краниками и регулировкой вручную, что осуществляется только в первую и вторую смены, а в третью (ночную) - указанная работа не производится.
Обслуживающий персонал не успевает в установленное время произ
вести подвчу рабочего агента эрлифтных и инжекционных скважин, а звтем прекратить-его доступ.
Тем самым допускается потеря рабочего агента, нарушается ре жим рационально^, эксплуатации скважин и пласта, а также уменьша ется количество отбираемой нефти из скважин.
До настоящего времени на подземных промыслах (нефтешахтах) отсутствовал* какиечпбо автоматические устройства, управляющие
- 24 -