Автоматизация скважин, оборудованных штанговыми глубинными насосами Введение
 Скачать 3.96 Mb.
|
3. Выбор СУ ШГНУВ предыдущих разделах было рассмотрено устройство ШГНУ, структурная схема систем автоматизации скважин, которые оборудованы ШГН, требования к ее элементам. Целью же данной работы является выбор СУ ШГНУ, которая максимально удовлетворяет заданным в разделе 2 требованиям, что более подробно будет рассмотрено ниже. Основным элементом СУ является скважинный контроллер, обеспечивающий соблюдение технологических режимов работы объекта и содержащего необходимый функционал и алгоритмическую обработку данных, силового коммутатора для включения и отключения электродвигателя, радиомодема и набора датчиков технологических параметров. Требования, предъявляемые к СУ, заключаются в обеспечении возможности изменения режима работы ШГН посредством изменения частоты с помощью ПЧ [8]. В настоящее время компаниями, которые занимаются разработкой и внедрением средств автоматизации, также производством средств АСУ ТП, а именно СУ, являются такие компании как НПФ «Экситон-автоматика» [9], ОАО «Нефтеавтоматика» [10], ЗАО «ЭЛЕКТОН» [11], НПО «МИР» [12], НПФ «Интек» [2], Danfoss [13], Lufkin Automation (США) [14] и другие. ООО «РН-Краснодарнефтегаз» провели испытания СУ трех производителей: СУ SAM Well Manager фирмы Lufkin Automation, СУ «Мега-СУС» производства НПФ «Интек» и СУ VLT Salt фирмы Danfoss. Сформулируем критерии выбора СУ и подробнее рассмотрим эти СУ. 3.1 Критерии выбора СУКритериями выбора СУ являются следующие критерии: нижнего уровня: а) тип датчиков усилия; б) тип датчиков положения; среднего уровня: а) наличие дисплея и клавиатуры (аппаратуры); б) разрядность АЦП; в) динамограммы (сбор / обработка); г) алгоритмы откачки; д) количество аналоговых и цифровых входов / выходов; уровня среды передачи даннях: а) интерфейсы (RS-232, RS-485, Ethernet); б) протокол связи; верхнего уровня: а) управление ПЧ; контроль параметров работы электродвигателя; эксплуатационные характеристики: а) напряжение питания от сети переменного тока частотой 50 Гц; б) относительная влажность воздуха без конденсации влаги; в) диапазон рабочих температур; г) габариты; д) масса; е) наличие голосовой связи с диспетчерским пунктом; ж) гарантии поставщика; стоимость. 3.2 Анализ и сравнение характеристик СУ скважиной, оборудованной ШГНВыделим три СУ различных производителей (НПФ «Интек», Lufkin Automation, Danfoss), функциональные возможности которых позволяют: подобрать оптимальную производительность для пласта; снизить нагрузки на штанги, износ штанг; уменьшить эффект «выталкивания» штанг при добыче высоковязкой нефти; увеличить добычу нефти; снизить эксплуатационные затраты, затраты на электроэнергию. Технические характеристики СУ ШГН различных производителей приведены в таблице 3.1. Таблица 3.1 - Характеристики СУ ШГН
Примечания к таблице: ДДС-04 - датчик усилия ДДС-04 производства НПП «Грант» [16]; ДП-04 - датчик положения ДП-04 производства НПП «Грант», используется датчик Холла, устанавливаемый на выходном валу редуктора, фиксирует нижнюю и верхнюю мертвые точки; ДУН - датчик угла наклона балансира; ДДБ - датчик деформации балансира; ДХ - датчик Холла, устанавливаемый на выходном валу редуктора; ДУН - датчик угла наклона балансира; ПДУ - потенциометрический датчик угла. По данным таблицы 3.1 появилась возможность более подробно изучить и сравнить характеристики рассматриваемых СУ отечественного и иностранного производства. Рассмотрены типы датчиков, некоторые функции контроллеров, диапазон рабочих условий (температура, относительная влажность воздуха), габариты, масса самих СУ, а также примерная стоимость. Исходя их этих данных можно сравнить СУ и выявить среди них самую оптимальную и более надежную. Испытания СУ на месторождениях ООО «НК «РОСНЕФТЬ». Рассмотрим испытания систем автоматизации скважин, эксплуатируемых ШГН на месторождениях ООО «НК «РОСНЕФТЬ» [15]. Проводились испытания СУ с частотними преобразователями: SAM Well Manager (производитель Lufkin Automation), «Мега-СУС (НПФ «Интек») и VLT Salt (Danfoss). Целью проекта являлось подтверждение возможностей СУ: изменение режима работы ШГНУ с целью поддержки заданного параметра (динамический уровень, коэффициент наполнения), автоматический вывод скважин на режим, удаленный мониторинг и управление. СУ позволяет изменять режим работы скважины за счет использования ПЧ на основе данных, поступающих в контроллер. Заложенные в контроллер алгоритмы обеспечивают возможность анализа работы оборудования и оптимизации технологического режима работы скважины. Удаленное управление скважиной осуществляется по различным каналам связи. Были рассмотрены несколько поставщиков данного оборудования. Основные критерии, по которым были выбраны вышеуказанные поставщики, - возможность СУ подстраиваться под. изменяющийся режим работы скважины с применением ПЧ, согласие поставщиков на опытно-промысловые испытания, экономия электроэнергии. Система управления скважин с ШГН производства Lufkin Automation состоит из контроллера и трех датчиков (датчик нагрузки, датчик давления, датчик двигателя и кривошипа). После установки СУ с коэффициентом наполнения 0,5 дебит резко начал снижаться и скважину перевели на более агрессивный режим откачки с коэффициентом наполнения 0,4. Дебит установился практически на том же уровне, что и был до установки данной станции. Через два месяца произошел отказ станции и также вышел из строя сервер, где хранилась проектная информация. Поэтому на этом испытания данной станции завершились. Следующей испытываемой СУ была станция «Мега-СУС» производства НПФ «Интек». На первом этапе проведенных испытаний станция подстраивалась под заданное условие - коэффициент наполнения 0,5. Станция снижала число качаний, для того чтобы увеличивать коэффициент наполнения до заданного. На втором этапе СУ снизила число качаний до минимума, но коэффициент наполнения при этом продолжал снижаться. Было принято решение перенести СУ на другую скважину. Считается, что это было связано с геологическими причинами, с недостаточностью притока. Также было влияние газа, то есть, откачка динамического уровня. Проект был не закончен, не удалось оценить такие показатели, как прирост дебитов и экономию электроэнергии. Первый из них не удалось оценить, так как одна станция отказала, а по второй было получено снижение дебита из-за геологических условий. Что касается экономии электроэнергии, то на момент начала испытаний в компании не было счетчиков, для того чтобы замерить расход электроэнергии до установки станций и после, поэтому данное исследование решено было отложить до следующего этапа. Промежуточные итоги испытаний СУ показали следующие результаты: СУ с ПЧ с комплектом ПО обеспечивают простой и эффективный способ контроля работы скважин, позволяющий регулировать дебит жидкости и другие параметры эксплуатации ШГН; СУ могут успешно применяться для автоматизации вывода скважины на режим; СУ позволили увеличить дебит скважин в среднем на 5-10%. Третья станция управления VLT Salt фирмы Danfoss работает по бездатчиковой технологии. СУ использует двигатель в качестве датчика нагрузки для определения режима работы насоса. После установки СУ на скважине ее дебит вырос. Затем произошло снижение числа качаний и снизился дебит. Это связано с влиянием газа. После прокачки газового пузыря СУ начала увеличивать число качаний до установленного максимума и, соответственно, дебит вырос. Тем не менее, к достижениям проекта можно отнести успешные испытания функции автоматического вывода скважины на режим, функции удаленного мониторинга и управления СУ и функции автоматического изменения числа качаний ШГН при меняющихся условиях в скважине для поддержания оптимального режима работы установки. Описание СУ, которые участвовали в проведеннях испытаниях приведены ниже. |