Диссертация (1173037), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Для исследований и прогнозирования параметровнадежности весьма важна классификация основных причин выходаоборудования из строя. При этом наиболее разумным подходом являетсяобъединение отказов, схожих по механизму возникновения. Подобнаякластеризация позволяет существенно увеличить объем выборки аварийныхсобытий по определенным типам дефектов и тем самым увеличитьдостоверность статистических расчетов.Таблица 1.
Причины выхода из строя СШНУ на Павловском месторожденииПричинавыхода изстрояТвердыефракции внасосеИзнос парыплунжерцилиндрКоррозияклапанныхпарОтворотштангПроизводителиПроизводитель Производитель Производитель Производитель1234282102132141103324010Рисунок 3. Причины отказов скважинных насосов1).
Влияние внутренних факторов - типоразмер, производитель, материалыизготовления пары «плунжер-цилиндр» на долговечность штанговых насосов.Средний межремонтный период (МРП) для оборудования различныхтипоразмеров и фирм-производителей, используемого на рассматриваемомместорождении, рассчитанный по описанной методике, представлен в табл. 3(Примечание. В автореферате мы полагаем целесообразным нерасшифровывать производителей в целях сохранения анонимности – воизбежание возможных обвинения в рекламе или, напротив, в диффамации,расшифровка конкретных производителей приведена в диссертации).Анализ полученных результатов свидетельствует о том, что наработка наотказ по отдельным типам насосов отличается между собой более, чем в 5 раз.Наиболее надежным в данных условиях эксплуатации является импортныйнасос марки ПРОИЗВОДИТЕЛЬ 3, наименее надежен – ПРОИЗВОДИТЕЛЬ 3.Таблица2.
Средний межремонтныйпроизводителю и типоразмеру№Тип насосаТипоразмерпериодштанговыхЧисло аварий вCALS-среде1 ПРОИЗВОДИТЕЛЬ 1 32445482 ПРОИЗВОДИТЕЛЬ 2 323 ПРОИЗВОДИТЕЛЬ 3 324 ПРОИЗВОДИТЕЛЬ 4 32444444176121281834насосовпоСредниймежремонтный период, сут68088052078021005608542190Такая градация факторов воздействия на долговечность оборудованияпозволяет количественно описать очевидный постулат - качественноизготовленное оборудование прослужит в одних и тех же условиях дольшеаналогичного, но с дефектами изготовления и конструкции.Оптимальноерешение задачи о выборе поставщика штангового насоса возможно при наличии11определеннойсовокупностиCALS-данныхсучетомпоказателейконкурентоспособности.
При выборе поставщика в качестве основныхпоказателей рассматриваются технические, технологические, экономические,эксплуатационные, экологические и социальные. Предварительный выборможет быть произведен на основе обобщенных параметров с использованиемрангового подхода. Для более глубокого анализа производителей, необходиморассмотреть конструктивные особенности поставщиков насосов - результатыанализа в обобщенном виде представлены в таблице 3.Таблица 3. Средние значения наработок на отказ по производителям спокрытием цилиндровПроизводительПРОИЗВОДИТЕЛЬ 1Среднее значениенаработки ресурсаштангового насоса780 сутокПРОИЗВОДИТЕЛЬ 2ПРОИЗВОДИТЕЛЬ 3540 суток872сутПокрытиеазотированноеисполнение плунжернойпарыхромированномуисполнению цилиндровПРОИЗВОДИТЕЛЬ 42155 сутокНоу-хау,нанотехнологичныематериалыДля оценки технико-экономической эффективности работы насосарассмотрена самая дорогостоящая часть – цилиндр и соотношение егонаработки к стоимости насоса.
Полученные результаты отражены в таблице 5.Таблица 4. Соотношение наработки к стоимости насосаНаименование заводаПРОИЗВОДИТЕЛЬ 1(азот)ПРОИЗВОДИТЕЛЬ 2(азот)ПРОИЗВОДИТЕЛЬ 3(хром)ПРОИЗВОДИТЕЛЬ 4(хром + латунь)Цена насоса Прогнозируемая Отношениенаработкастоимости насоса квремени работынасоса, руб/сут4000078051,34000054074,074000087245,8798500220044,7712По результатам расчётов отношения цены к наработке максимальноэффективноеиспользованиедостигнутонасосамипроизводства«ПРОИЗВОДИТЕЛЬ 4», несмотря на самую высокую стоимость насоса.2).
Влияние внешних факторов (совокупность параметров и характеристикконкретного месторождения, условия эксплуатации) на долговечностьштангового насоса.Одним из важных факторов, оказывающих влияние на долговечность инадежность оборудования нефтегазодобычи, является совокупность параметрови характеристик месторождения. Очевидно, что рабочий ресурс совершенноидентичного оборудования, работающего в разных условиях, будет различен.Поскольку эти факторы определяются независимо от особенностей конструкцийоборудования, его типа, марки и конструкционных материалов, назовем ихусловно «внешними» факторами. Степень влияния того или иного внешнегофактора не остается постоянной, но изменяется в процессе разработкиместорождения.Многие из «внешних» факторов изменяются с течением времени, и поэтомуважно располагать не только текущим значением фактора, но и иметь сведения оего динамике.
Длительность межремонтного периода однотипноготехнологического оборудования определяют не только его конструкция икачество заводского исполнения (или ремонта), но и внешние факторы,обусловленные влиянием внешней среды и условиями эксплуатацииоборудования. Для справедливости выводов о безотказности штанговых насосоврассматривались производители, проработавшие свой ресурс в идентичныхусловиях (в одном месторождении) не менее года.Влияние внешних факторов было отражено с помощью бальной системыоценки сложности скважины («Комплекс работ по исследованию и снижениючастоты самопроизвольных рс-отказов скважинных насосных установок»Дарищев В. И., Ивановский В. Н., Сабиров А.
А.). В основу методики бальнойоценки сложности скважины положена экспертная оценка и обработкастатистических данных по отказам оборудования. Учитываются как показателисобственно скважины. так показатели наработок. Количество оцениваемыхпараметров может в каждому случае различно. однако максимальное суммарноеколичество баллов не должно превышать 1000 баллов. Распределениевесомостей баллов по каждому критерию осуществляется с помощьюэкспертного метода оценки.
В таблице 5 приведены 7 ключевых параметров,влияющих на производительность скважины: 4 показателя по наработкам(общее количество отказов. все причины отказов на 1 скважину – твердыефракции, износ пары «плунжер-цилиндр», коррозия клапанных пар). 3показателя по характеристике скважины (Наличие H2S. Содержание CO2. КВЧ).Путем метода экспертной оценки присваивалась весомость каждого критерия.13Таблица 5.
Таблица весомостей условий эксплуатацииПараметрыВеличинаОбщее количество отказов 1на скважину в год;2345Количество отказов по1–5причине твердых фракций 5-15в насосе на скважину в год; 15-30Более 30Количество отказов по1–5причине износа пары5-15«плунжер-цилиндр» на15-30скважину в год;Более 30Весомость, баллы501002003004000208010002080100Количество отказов попричине коррозииклапанных пар на скважинув год;1–55--1515-30Более 3002080100Наличие H2S00-0,025%0,025-0,50%0,50- 1, 00%1,00-1,25%00-0,025%0,025-0,50%0,50- 1, 00%1,00-1,25%До 100100-300300-500Более 5000102080100010208010002080100Содержание CO2КВЧ.
мг.мНа основе данного метода оценки сложности скважины, нами былпроведен анализ нескольких скважин с различных месторождений. Результатыанализа приведены в таблице 6.14Количество отказов попричине твердых фракций внасосе на скважину в год;Количество отказов попричине износа пары«плунжер-цилиндр» наскважину в год;Кол-во отказов по причинекоррозии клапанных парна скважину в год;Наличие H2SСодержание CO2КВЧ. мг.мКоличество баллов весомостиКоэффициент сложностискважиныБаклановскоеБугровскоеБыркинскоеГондыревскоеЗмеевскоеКокуйскоеКрасноярскоеКуединскоеМоскудьинскоеОсинскоеПавловскоеРассветноеТаныпскоеШагиртскоГожанскоеОбщее количество отказов наскважину в год;МесторождениеТаблица 6.
Присвоение баллов весомостей анализируемым скважинам504001000100200100200200300100300100200201008020202020010010080010080801002020802080802010020201002001001002010020100208010080801001001001000201002010000100202010010000100200010001000080100100501001000100200100100100001001003009005001005005005004006008003005007007000.30.90.50.10.50.50.50.40.60.80.30.50.70.7Изучив влияние внешних и внутренних факторов на безотказностьоборудования, мы получаем возможность проанализировать собранную иструктурированную информации c помощью математической модели.Математическая модель плотности распределения наработок штанговыхнасосов в зависимости от коэффициента сложности скважины и показателейнадежности различных производителей, учитывая данные из CALS-системы.Понятие надежности нефтегазового оборудования, рассматриваемое вотрыве от условий его эксплуатации, является понятием абстрактным, апостановка экспериментов с целью определения основных параметровнадежности не представляется возможной.Поэтому единственнойвозможностью оценки рабочего ресурса, среднего времени наработки и другихпоказателей надежности оборудования, знание которых необходимо дляпланирования производства, оценки качества сервисного обслуживания илиработы ремонтно-восстановительных бригад, является расчет на основании15эмпирических данных, полученных непосредственно в процессе добычи сырьячерез CALS-системы управления качеством.Задачами математической обработки статистических данных об отказеоборудования является получение функций распределения случайных величин.Зная функцию распределения случайных величин и пользуясь методамиматематической статистики, можно количественно оценить показателинадежности.
Рассмотрим возможность определения этой временнойзависимости на основании анализа баз данных информационно-измерительныхCALS-систем, относящихся к зарегистрированным отказам технологическогооборудования.Поскольку безотказность штангового насоса является случайнойвеличиной, для его описания следует использовать вероятностные модели.Вероятность того, что за время объект не достигнет предельного состоянияопределяюткакфункциюраспределенияпараметровнадежности,представленную в виде интегрального закона распределения вероятностиотказов во времени F(t), плотности распределения f(t) = dF/dt, функциивероятности безотказной работы R(t) = 1–F(t) и т.д.
Функция F(t) показывает,сколько в среднем штанговых насосов доживет до времени t. На практике еечасто называют «кривой выживаемости». Следует различать теоретическоераспределение вероятностей и эмпирическое (построенное по выборочнымданным, в нашем случае по данные из CALS-среды).В общем виде, функции распределения параметров надежности могут бытьпредставлены в различных эквивалентных формах:- в виде интегрального закона распределения вероятностиотказов во времени F(t),- плотности распределенияf(t) = dF/dt*К, (1)- функции вероятности безотказной работыR(t) = 1–F(t), (2)Для эмпирического определения параметров надежности в данной работеиспользовалась функция вероятности безотказной работы R(t), определявшаясяна основании информации эксплуатационных баз данных по отказам согласносоотношениюR(t) = Ns(t)/N0, (3)где Ns(t) – число единиц оборудования, сохранивших работоспособность втечение промежутка времени t;16N0 – первоначальное число единиц оборудования на каком-либоместорождении.F(t)= 1-Ns(t)/N0 (4)f(t) = (1-d(Ns(t)/N0 ) /dt)К, (5)где K – коэффициент сложности эксплуатации скважины (из таблицы 5)К= ∑К1+К2+К3+…КnНа рисунках 4-6 представлены плотности распределения случайнойвеличины по всем производителям в зависимости от условий эксплуатации - припостроении функции плотности распределения с одной стороны, учитывалисьданные о наработках об отказах по штанговым насосам, с другой стороны,совокупность внешних параметров, выраженных в коэффициенте сложностиэксплуатации.Используя информацию из CALS-среды по наработкам штанговыхнасосов 3х производителей, статистические методы обработки данных, мыполучили плотности распределения для каждого производителя в зависимостиот коэффициента сложности скважины.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
