Тюменский индустриальный

МАКАРОВА Л.Н., ХАЛИЛОВА Ю.В.
 
ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ РАСЧЕТА РЕГУЛЯТОРОВ К 
ОПТИМИЗАЦИИ ВЕДЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ 
Макарова Л.Н., канд. техн. наук, доцент, [e-mail] 
Халилова Ю.В., [e-mail] 
г. Тюмень, Тюменский индустриальный университет 
Аннотация.
В статье рассматриваются вопросы возможности применения методов 
расчета настроек регуляторов к технологическим процессам, обеспечивающим 
повышение нефтеотдачи пластов, для которых применима математическая модель 
двойной среды. 
Ключевые слова:
оптимизация, технологический процесс. 
Эффективность любого технологического процесса характеризуется 
различными параметрами, при этом в каждом технологическом узле 
присутствует вполне определенная причинно-следственная связь между 
результатом 
его 
функционирования 
(вектором 
состояния) 
и 
воздействиями, позволяющими этот результат получить.
Преобразования векторов воздействия в вектор состояния в теории 
автоматического управления называется законом управления, в частном 
случае, если управление направлено на ликвидацию различий текущего 
состояния от заданного значения, законом регулирования.
При изучении закономерностей функционирования систем 
управления применяются структурные схемы, в которых всегда можно 
выделить две подсистемы: объект управления и устройство управления. 
Если устройство управления отрабатывает какой-либо примитивный закон 
регулирования (пропорциональный, интегральный, дифференциальный) 
или их комбинацию, то такие устройства принято называть регуляторами. 
Свойства регулятора, а в дальнейшем и всего контура 
регулирования (Рис.1), зависят от трех параметров: коэффициента 
передачи, постоянной времени интегрирования, постоянной времени 
дифференцирования, их называют настройками регулятора.
УУ
ОУ
x
Рис.1. Структурная схема контура регулирования 
45 

---

Настройки могут рассчитываться эмпирическими, аналитическими, 
графоаналитическими методами, но при этом необходимо знать 
передаточную функцию объекта, для определения которой могут 
использоваться различные приемы, например с учетом физических 
закономерностей, статистических данных, особенностей поведения 
линейных систем управления на нестационарных режимах. 
Все методы расчета оптимальных настроек должны обеспечивать 
необходимый запас устойчивости и показатели качества управления в 
установившемся и динамических режимах. Наиболее часто в качестве 
допустимых показателей качества выступают прямые показатели качества, 
причем перерегулирование и время регулирования не должны превышать 
значений, оптимальных в соответствии с требованиями технологии [1]. 
Однако есть такие технологические процессы, где эффективность их 
внедрения увеличивается при увеличении длительности динамических 
режимов, а также превышения амплитуды номинальных значений.
К таковым можно отнести импульсное заводнение пластов и 
гидроразрыв, эти методы используются для повышения коэффициента 
нефтеотдачи месторождений [2,3,4]. 
Импульсное заводнение применяется в неоднородных по 
проницаемости пластах, к которым относятся слоистые, пористо-
трещиноватые пласты, их называют объектами с двойной пористостью 
[5,6]. На стационарных режимах движение пластовой жидкости 
происходит по более проницаемому компоненту, давление в компонентах 
с разной проницаемостью имеет одинаковое распределение. Но при 
изменении режима работы какой-либо скважины импульс давления 
распространяется с большей скоростью по более проницаемому 
компоненту, возникают локальные перепады давления, которые приводят 
к локальным перетокам между компонентами пласта. Перетоки имеют 
место до тех пор, пока давление не выровняется.
На этих физических закономерностях и основывается метод 
циклического заводнения. Технологически он выполняется остановкой на 
некоторый срок или введением в работу выбранного числа скважин. Объем 
дополнительной добычи определяется интенсивностью обменных 
процессов (перетоков) между компонентами двойной среды, а они имеют 
ограниченную продолжительность, что должно соотноситься с периодами 
циклического воздействия. В литературе известны рекомендации по 
расчету этого технологического параметра на основе известных данных 
исследования скважин на нестационарных режимах, кривых 
восстановлений давления [7,8,9,10]. Все эти методы используют 
вторичную информацию, полученную тем или иным способом обработки 
результатов исследования скважин и пластов.
С точки зрения теории автоматического управления кривая 
восстановления давления представляет собой переходную характеристику 
46 

---

для скважины (в случае ее полной остановки или пуска в работу), или 
кривую отклика (в случае частичного изменения режима ее работы) 
(рис.2). 
Рис. 2. Характерная кривая восстановления давления для двойной среды
Эта информация может использоваться для идентификации данной 
скважины передаточной функцией, например методом касательных, 
выбора вида воздействия, которое может рассматриваться как устройство 
управления, а именно в форме регулятора, а также расчета его параметров 
для получения более длительного нестационарного режима с большим 
превышением его номинальных значений, что определяется по переходной 
характеристике контура (Рис.3), построенной с учетом выбранных 
параметров регулятора. 
Рис. 3. Переходная характеристика объекта 
47 

---

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 
1. 
Ротач, В. Я. Теория автоматического управления : учебник для 
вузов / В. Я. Ротач. - Москва : Издательство МЭИ, 2008. – 396 с. 
2. Желтов, Ю. П. Разработка нефтяных месторождений : учебник / 
Ю. П. Желтов. – Москва : Недра, 1998. - 365 с. 
3. 
Авт. свид. 19341967 СССР, кл.5А, 41 (Е21в). Способ разработки 
нефтяных месторождений / Боксерман А.А., Губанов А.И., Желтов Ю.П., 
Оганджанянц В.Г., Сургучев М.Л.; патентообладатель Всесоюзный 
нефтегазовый научно-исследовательский институт. – 1968.
4. 
Наказная, Л. Г. Фильтрация жидкости и газа в трещиноватых 
коллекторах / Л. Г. Наказная. – Москва : Недра, 1972. – 143 с. 
5. 
Сургучев М. Л. Геологические условия эффективного применения 
методов увеличения нефтеотдачи пластов / М. Л. Сургучев, А. Г. Горбунов 
// Нефтяное хозяйство. – 1965. - № 4. - С. 29-34.
6. 
Оганджанянц, В. Г. Оценка эффективности циклического 
воздействия с учетом продолжительности циклов: НТС по добыче нефти / 
В. Г. Оганджанянц, Ю. В. Маслянцев. – Москва : Недра, 1969. - 32 с.
7. 
Юсупов, К. С. Определение параметров обменных процессов 
пласта с двойной средой по наблюдениям нестационарной фильтрации / К. 
С. Юсупов, Р. И. Медведский, Н. Д. Каптелинин // Тр. 
Главтюменнефтегаза. - 1970. - Вып. 22. - С. 34-56.
8. 
Аубакиров, А. Р. Проектирование оптимальной технологии 
циклического заводнения на основе гидродинамического моделирования / 
А. Р. Аубакиров // Экспозиция нефть и газ. Набережные Челны. - 2015. -№ 
7. - 
С. 40-44. 
9. 
Шагиев, Р. Г. Исследование скважин по КВД / Р. Г. Шагиев. – 
Москва : Наука, 1998. - 304 с.
10. 
Макарова Л. Н. Закономерности нестационарной фильтрации в
двойных средах применительно к проектированию импульсного 
заводнения на месторождениях Западной Сибири [Рукопись] : дис. ... канд. 
техн. наук / Л. Н. Макарова. - Тюмень, 1975. - 170 с. 
48 

---

УДК 68