Document
Optical control of an industrial beam pump
Publisher
Sultan Qaboos University
Gregorian
2012
Language
English
English abstract
The main challenges facing the oil industry is to reduce development costs while accelerating recovery and maximizing crude production. Introducing of so called Smart well control is one of the key enabling technologies in the area of intelligent well completion and optimum design and operation.
Being part of oil industry, Petroleum Development Oman (PDO) faces similar challenges where completion and optimized well design and operation smart wells is becoming the key of success with such unpredictable industry. Similarly beam pumping unit has gained an increasing attention over the recent years for enhancement and further optimization. PDO operates more 1200 beam pumping units which have been supplied by e-Production control system over the last 15 years.
Most of these wells have a pump capacity that exceeds the production rate of the well. These wells would operate more efficiently and at a lower cost with a device or philosophy that optimally minimizes a given cost function, while respecting a set of operational and dynamic constraints. This in turn decreases both operational and maintenance costs and resources requirements.
A real pump unit is modeled and simulated after obtaining the governing differential equations of beam pump components linked together as one system. MATLAB built in optimization toolbox called SNOPT applied to design a torque
profile that minimizes energy while respecting given sets of constraints.
The aim of this work is to find the optimal control methodology that produce optimum beam pump control policy by minimizing a given cost function (objective function) subject to various design and operational constraints.
Optimal value for cyclic loading factor (CLF) will be obtained using developed optimization model. This value can be used in identifying the correct electrical motor sizing and optimum counter balance position.
Member of
Resource URL
Arabic abstract
التحديات الرئيسية التي تواجة الصناعة النفطية على ضوء نضوب الموارد والمخزونات النفطية وتقلبات الاسعار هي خفض النفقات و تحفيز عملية الاستخراج النفطي وزيادة الاحتياطيات النفطية. ومن أهم التقنيات التحكم الدقيقة المتاحة في سبيل تحقيق ذلك هو الحفر الذكية. المقصود هنا بالحفر الذكية هو وضع أجهزة حسية وأجهزة
و التحكم الدقيقة في الخزان النفطي وأيضا اجهزة الضخ التي تسمح بالتحكم المرن عن بعد بعمليات الاستخراج
عكس الحفر التقليدية. هذه العملية يمكن للمهندس من خلالها رصد حالة الخزان النفطي والأجهزة وكذلك الأداء في الوقت الحقيقي، وتحليل البيانات واتخاذ القرار دون التدخل المادي لتحسين أداء الإنتاج .
شركة تنمية نفط عمان كونها جزاء من عالم الصناعة النفطية تواجه نفس هذه التحديات التي دفعتها لأن تبني تصاميم متقدمة للحفر النكيه وتطوير عمليات الإنتاج بحيث تتلائم مع هذه التحديات. المضخات التأرجحية اخنت أيضا نصيبها الوافر من التطوير وحيث أن شركة تنمية نفط عمان تمتلك وتدير ما يقارب 1200 مضخة من هذا النوع اصبح لازاما أن تخضع هذه المضخات لعملية التطوير لتلانم هذه التحديات.
هذه الأطروحة ستوصف المنافع المحتملة ، ومنهجي تنفيذ هذه التقنية المتطورة على المضخات التارجحية
متغيرة السرعة وكذلك تقنيات رفع الكفاءة الكلية للمضخة المستعملة وسوف يكون الأسلوب الأمثل للتطبيق الشامل على سبيل المثال العديد من السيناريوهات التي تنطوي تمثل جهاز الضخ بنموذج حسابي باستخدام بعض برمجيات الحاسوب كالماتلاب والميبل والسوليدوورك للأجزاء الرئيسة من المضخة التأرجحية .
يهدف هذا العمل إلى حصر التعقيدات والنتائج المحتملة الايجابية منها والسلبية لتشغيل المضخات التأرجحية متغيرة السرعة مقارنة بتلك ثابتة السرعة على عملية الانتاج اليومية والمتطلبات التشغيلية الى جانب ذلك نموذج رياضي سيتم بنائة لدراسة الطرق الممكنة لزيادة كفاءة التشغيل والتحكم من حيث رفع سقف الإنتاج من البئر وفي نفس الوقت المحافظة على الآلة للاستعمال الأمن وتخفيظ نفقات التشغيل والطاقة المستهلكة.
و التحكم الدقيقة في الخزان النفطي وأيضا اجهزة الضخ التي تسمح بالتحكم المرن عن بعد بعمليات الاستخراج
عكس الحفر التقليدية. هذه العملية يمكن للمهندس من خلالها رصد حالة الخزان النفطي والأجهزة وكذلك الأداء في الوقت الحقيقي، وتحليل البيانات واتخاذ القرار دون التدخل المادي لتحسين أداء الإنتاج .
شركة تنمية نفط عمان كونها جزاء من عالم الصناعة النفطية تواجه نفس هذه التحديات التي دفعتها لأن تبني تصاميم متقدمة للحفر النكيه وتطوير عمليات الإنتاج بحيث تتلائم مع هذه التحديات. المضخات التأرجحية اخنت أيضا نصيبها الوافر من التطوير وحيث أن شركة تنمية نفط عمان تمتلك وتدير ما يقارب 1200 مضخة من هذا النوع اصبح لازاما أن تخضع هذه المضخات لعملية التطوير لتلانم هذه التحديات.
هذه الأطروحة ستوصف المنافع المحتملة ، ومنهجي تنفيذ هذه التقنية المتطورة على المضخات التارجحية
متغيرة السرعة وكذلك تقنيات رفع الكفاءة الكلية للمضخة المستعملة وسوف يكون الأسلوب الأمثل للتطبيق الشامل على سبيل المثال العديد من السيناريوهات التي تنطوي تمثل جهاز الضخ بنموذج حسابي باستخدام بعض برمجيات الحاسوب كالماتلاب والميبل والسوليدوورك للأجزاء الرئيسة من المضخة التأرجحية .
يهدف هذا العمل إلى حصر التعقيدات والنتائج المحتملة الايجابية منها والسلبية لتشغيل المضخات التأرجحية متغيرة السرعة مقارنة بتلك ثابتة السرعة على عملية الانتاج اليومية والمتطلبات التشغيلية الى جانب ذلك نموذج رياضي سيتم بنائة لدراسة الطرق الممكنة لزيادة كفاءة التشغيل والتحكم من حيث رفع سقف الإنتاج من البئر وفي نفس الوقت المحافظة على الآلة للاستعمال الأمن وتخفيظ نفقات التشغيل والطاقة المستهلكة.
Category
Theses and Dissertations