вкр. ВКР от 02.03. Объект работа штанговых скважинных насосных установок (шсну)
 Скачать 2.49 Mb.
|
 Рисунок 24 - Контроллер «ЭЛЕКТОН-06» Встроенный контроллер хранит и отображает на ЖК дисплее следующую информацию о работе ШГН: состояние установки, время остановки с указанием ее причины, время работы с момента последнего пуска или время, оставшееся до пуска в минутах и секундах, текущие параметры, и защиты. В контроллере хранятся хронология событий, 10 динамограмм и ваттметрограмм, период записи которых задается . Имеется набор защит по входному напряжению, току, нагрузке на полированный шток, защита при обрыве ремней51. Кафедра НГО АГНИ совместно с научно-производственной фирмой ООО «Системы контроля нефтепромыслового оборудования» в 2015 году разработала и провела серию промысловых испытаний Автономной Системы Контроля и Регистрации технологических параметров «АСКиР» на различных объектах нефтепромысла. Структурная схема системы представлена на рис52.  Рисунок 25 - Структурная схема системы «АСКиР СК» Система предназначена для обеспечения непрерывного контроля, сбора, хранения и визуализации технологической и технической информации работающих объектов с возможностью отображения текущих параметров и предупреждения отклонений от заданных параметров. Область применения «АСКиР»: насосные станции систем ППД и ППН, приводы ШГН, УЭЦН, гидравлические ключи, процессы свинчивания-развинчивания труб.Функционал комплекса «АСКиР» рассмотрим на рисунке53.  Рисунок 26 - Функционал комплекса «АСКиР» Система «АСКиР» комплектуется датчиками контроля необходимых параметров под индивидуальные требования Заказчика. Рассмотрим применение «АСКиР» на конкретном примере,который был рассмотрен в исследовании Р.И.Арсланов, Р.Н.Сулейманов.Пример контроль технического состояния станка-качалки (СК) СШНУ54 Система включает контроллер «АСКиР-СК» и комплект многофункциональных датчиков. Датчик нагрузки на головку балансира типа «шайба» беспроводной и предназначен для измерения непосредственно нагрузки на колонну штанг, вибрации колонны штанг, измерении длины хода полированного штока, а также содержит сенсор сероводорода. Датчик контроля редуктора предназначен для измерения температуры подшипников быстроходного вала, вибрации редуктора в 3-х направлениях, оборотов быстроходного вала и определения уровня масла (ультразвуковой датчик). Датчик контроля электродвигателя измеряет температуру подшипников, вибрацию по 3-м направлениям, обороты вала. Датчик контроля мощности измеряет активную потребляемую мощность электродвигателя. Сотрудниками ООО НПП «РОС» (г. Пермь) разработан и серийно производится программно-регистрирующий комплекс «АКД-СК», предназначенный для непрерывного мониторинга станков-качалок по электрическим параметрам55. В состав оборудования комплекса «АКД-СК» (рис. а) входят контроллер с блоком световой индикации, токоизмерительные клещи и отметчик магнитного типа. Комплекс монтируется непосредственно в станцию управления СК, имеет внешний выходной разъем RS 482 (рис. б) для подключения в операторскую сеть нефтепромысла и дополнительную опцию беспроводной передачи данных от контроллера в сеть, ноутбук или планшет 56.  Рисунок 27 - Комплекс «АКД-СК»: а) внешний вид; б) структурная схема Технологический контроллер адаптирует задание к режиму минимального энергопотребления при оптимальной производительности установки 57. По итогам сравнения российских контроллеров для ШСНУ можно сделать следующие выводы:  Рисунок 28 - Сравнения российских контроллеров для ШСНУ Произведем сравнение характеристик современных зарубежных и отечественных контроллеров и СУ ШГН. Сравниваются такие характеристики, как подключение датчиков динамометрирования, ваттметрирования, устьевого давления, динамического уровня, возможность «бездатчикового» управления, возможность подключения ПЧ, регенерация энергии в сеть, измерение и учет энергетических параметров, и возможность дистанционного управления. Таблица 5 - Характеристики современных СУ ШГН отечественного и зарубежного изготовления
Итак несмотря на нестабильное состояние нефти на мировом рынке, отрасль не прекращает обеспечивать как внутренние потребности государства, так и экспорт. Несмотря на сегодняшнее кризисное положение нефтяной промышленности, Российская Федерация остается одним из крупнейших в мире производителей, потребителей и экспортеров нефти и продолжает удерживать основные позиции на мировом рынке, занимая третье место в мире по добыче нефти. Для нефтяных компаний, осуществляющих добычу нефти с помощью штанговых скважинных насосных установок (ШСНУ), актуальными задачами остаются повышение энергоэффективности и оптимизации режимов работы д анной установки, вследствие чего снизятся материальные затраты на под держание работоспособности, перехода от планово-предупредительного ремонта ШСНУ к обслуживанию по фактическому техническому состоянию. Современный подход к автоматизации процессов нефтедобычи диктует жесткие требования к программно-аппаратным комплексам контроля и управления штанговых скважинных насосных установок. Сравнивая зарубежные и отечественные системы управления и контроллеры можно заключить: 1. В импортных системах используются пассивные датчики усилия. Практически все отечественные контроллеры работают с современными датчиками, имеющими цифровой либо токовый выходной сигнал. 2. В большинстве отечественных систем помимо динамометрирования производится еще контроль электрических параметров – ваттметрирование, тогда как в зарубежные контроллерах (например, фирмы Lufkin) эта функция, как правило, отсутствует. 3. В зарубежных контроллерах в большинстве случаев есть средства ввода и отображения информации непосредственно на объекте –графические дисплеи с клавиатурой. В отечественных разработках для настройки предусматривается подключение ноутбука (в станции управления АСУС-02 возможна установка специальной панели отображения информации). 4. В зарубежных контроллерах предусмотрена функция управления частотным регулятором - есть соответствующий выходной сигнал и заложены необходимые алгоритмы управления. 5. Стоимость импортных систем существенно выше, чем стоимость отечественных разработок. Кроме того, при использовании отечественных станций управления все проблемы с ремонтом и модернизацией оборудования будут решаться значительно быстрее. 6.Все СУ построены практически на однотипной элементной базе, контроллеры имеют примерно равные ресурсы памяти и производительности. Поэтому преимущества конкретных СУ определяются по заложенным алгоритмам анализа и управления, обработки информации с датчиков динамометрирования, ваттметрирования, давления, расхода и температуры. Эффективность применения СУ также зависит от используемых алгоритмов подбора оптимального режима эксплуатации скважины. 7. Большинство СУ предусматривает подключение следующих датчиков: динамометрирования, ваттметрирования, устьевого и затрубного давлений, температуры и расхода. В отдельных случаях (СУ «МИР ИСУ-07») также возможно подключение автоматического эхолота для измерения динамического уровня жидкости. 8. В некоторые СУ разработчики устанавливают ПЧ с функцией регенерации электроэнергии в сеть (СУ REGEN компании Lufkin Automation), чтобы отдавать вырабатываемую электродвигателем энергию при отрицательной нагрузке в сеть. Однако целесообразность такого решения сомнительна, так как генерация электроэнергии двигателем будет иметь место только при плохом уравновешивании станка-качалки, энергия будет генерироваться не постоянно, а импульсно, и сетевой энергоснабжающей организации эта энергия не нужна. 9. Применение СУ с ЧРП позволяет подобрать для каждой скважины оптимальный режим эксплуатации, что снижает износ насосного оборудования, сокращает потери на ремонт, а также снижает потребление электроэнергии на добычу нефти. 3 Экономическое обоснование эффективности автоматизации систем для штанговых скважинных насосных установок Расчет затрат на функционирование и обслуживание штанговой скважинной насосной установки Для расчета затрат на функционирование и обслуживание ШСНУ представим исходные расчетные данные. Таблица 6 – Расчет трудоемкости функционирования и обслуживания штанговой скважинной насосной установки58
Смета затрат на функционирование и обслуживание ШСНУ – это документ, который составляется на определенный календарный период и содержит укрупненный поэлементный расчет предстоящих затрат на осуществление функционирования и обслуживания оборудования. Плановая смета затрат составляется по структуре, которую формируют пять элементов, объединяющих однородные затраты59.  Рисунок 29 – Поэлементная группировка затрат Материальные затраты рассчитываются исходя из технически обоснованных норм. Кроме того, учитываются затраты на вспомогательные (прочие) материалы, используемые на технологические нужды и необходимые для функционирования и обслуживания бурового оборудования. Представим расчет количества и стоимости основных материалов номенклатура и количество основных материалов определяются укрупненным методом по основным элементам конструкции, машины, оборудования. Основанием для этого служат перечень основных элементов конструкции и технологический процесс их изготовления. Таблица 7 – Расчет количества и стоимости основных материалов, необходимых на функционирование и обслуживание ШСНУ
Норма расхода материала определяется по отраслевым нормативам. Количество расходуемого материала определяется по формуле (1): К= |