Общество  с ограниченной ответственностью «Научно технический  центр ОмскСибНА»

(ООО  «НТЦ «ОмскСибНА») 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

ОБЩЕЕ ОПИСАНИЕ ИТК СМР УЭЦН 

 
 
 

Омск – 2007

 

Содержание 

 

1. Назначение

    1.1 Наименование и область применения

    Полное  наименование комплекса - интеллектуальный технологический комплекс (ИТК) на базе системы мониторинга и регулирования (СМР УЭЦН) для оптимизированного  управления скважинным фондом на кустовых площадках Крапивинского и  Двуреченского, Лесмуровского, Западно-Моисеевского (ДЛМ) месторождений.

    Условное  обозначение – ИТК СМР УЭЦН.

    ИТК СМР УЭЦН объединяет ряд аппаратных (в том числе средства КИПиА) и программных средств, в совокупности с SCADA-системой нефтепромысла предназначена для дистанционного контроля, управления и регулирования отдельных скважин, их кустов или месторождения в целом. Применяется для оперативного дистанционного контроля состояния погружного и наземного оборудования кустовых площадок и оптимального управления в реальном масштабе времени оборудованием добывающих скважин с УЭЦН с диспетчерского пункта ЦДНГ-10, а так же автоматизации процесса вывода скважин  на режим.

    1.2  Назначение и цель  разработки ИТК  СМР УЭЦН

    Назначение  ИТК СМР УЭЦН:

    - мониторинг технологических и энергетических параметров, передача данных в диспетчерскую ЦДНГ-10;

• дистанционное управление УЭЦН кустовых площадок;
• дистанционная установка любого нового значения забойного давлении Рзаб, поддержание заданного Рзаб с учетом динамики скважин;

    - автоматический вывод скважины на режим;

• автоматизация и информатизация рабочего места специалистов технологической вертикали ОАО «Томскнефть» ВНК (диспетчер ЦДНГ – технолог ЦДНГ – специалист ЦИТС – главный инженер УДНГ ОАО «Томскнефть» ВНК).

    Основные  цели разработки ИТК СМР УЭЦН:

• повышение качества мониторинга технологического состояния насосной установки;
• оптимизация дистанционного управления в условиях отдаленности и труднодоступности технологических объектов;

    - оптимизация автоматического вывода  скважины на режим с использованием аналитического модуля;

    - повышение информационной полноты  мониторинга УЭЦН путем увеличения  частоты опроса оконечных устройств  при одновременной разгрузке  канала связи между сервером  ЦДНГ-10 и кустовыми КП;

• анализ работы погружного оборудования с использованием расширенного аналитического модуля со встроенными возможностями диагностирования состояния УЭЦН и скважины.

    1.3 Функции, реализуемые ИТК СМР УЭЦН

    ИТК СМР УЭЦН обеспечивает выполнение следующих функций:

• автоматизация и оптимизация процесса сбора и обработки данных (в том числе с погружной телеметрии);
• непрерывный контроль (мониторинг) основных параметров СУ УЭЦН и погружного   оборудования   добывающих нефтяных скважин, ориентировочный перечень основных контролируемых параметров представлен в таблице 1;

Таблица 1

 
    

• расчет (моделирование) по контролируемым параметрам и отображение в реальном масштабе времени вычисляемых  параметров, ориентировочный перечень вычисляемых параметров предоставлен в таблице 2;

Таблица 2

 
    

• сигнализация  предельных значений по всем контролируемым  и вычисляемым параметрам в соответствии с заданными уставками;
• регистрация и хранение первичных данных в единой интегрированной базе данных с выдачей аварийных сообщений соответствующим специалистам;
• регистрация всех включений и отключений электродвигателя с указанием времени и причины отключения и автоматическое архивирование их в базе данных;
• регулирование (задание и поддержание) забойного давления в ручном (оператором АРМ - технолога из диспетчерского пункта) и автоматических режимах с учетом характеристик скважины и насосной установки;
• поддержание заданного технологического процесса с использованием системы диагностики состояния скважин (с программным обеспечением реального времени);
• визуализация, дистанционное управление, программирование СУ УЭЦН в АРМ технолога с диспетчерской ЦДНГ-10;
• изменение в процессе эксплуатации уставок сигнализации и блокировок, заданий и параметров настройки регуляторов в АРМ-технолога с диспетчерской ЦДНГ-10;
• плавный пуск и частотное регулирование привода погружного оборудования УЭЦН;
• автоматический вывод скважины на режим с использованием аналитического модуля;
• предоставление информации из базы данных в виде трендов, таблиц, диаграмм;
• предоставление информации о технологическом процессе и состоянии оборудования в виде мнемосхемы с индикацией на ней значений технологических параметров, их отклонений;
• автоматическая регистрация действий оператора;
• учет времени наработки оборудования;
• оперативное выявление аварийных ситуаций;
• контроль состояния технических средств, локализация, сигнализация и регистрация отказов оборудования.

2. Описание ИТК СМР  УЭЦН

    2.1 Общие сведения об ИТК СМР УЭЦН

    2.1.1 ИТК СМР УЭЦН является информационным  и управляющим комплексом с  выполнением следующих основных  функций автоматизации: контроль (представление информации оператору АРМ диспетчера, технологу), сигнализация, защита, дистанционное управление, автоматический вывод скважины на режим, авторегулирование, блокировки.

    ИТК СМР УЭЦН является автоматизированным комплексом, он предусматривает работу средств автоматизации под контролем и при участии оперативного персонала. Для оперативного персонала, осуществляющего управление технологическим процессом и обслуживание ИТК СМР УЭЦН, оборудуются автоматизированные рабочие места (АРМ).

    Кроме программно-технических средств в состав ИТК СМР УЭЦН входят: блоки погружной телеметрии, станции управления УЭЦН, частотные преобразователи, средства связи между диспетчерским пунктом и кустом, кустовые контроллеры, контроллеры СУ УЭЦН и погружной телеметрии.

    2.1.2 ИТК СМР УЭЦН выполнен, в основном,  на программируемых средствах и частично - на локальных  непрограммируемых средствах автоматизации.

    Процессы  контроля и управления технологическим  оборудованием автоматизированы и  осуществляются с соответствующего АРМ.

    Локальные средства автоматизации, расположенные по месту у технологического оборудования, используются для выполнения функций измерения отдельных параметров и управления электроприводами.

    2.2. Основные технологические  решения по кустовым  площадкам

    2.2.1. ИТК СМР УЭЦН дает возможность реализовать технологию автоматической настройки и поддержания оптимального значения забойного давления по предварительно определенной фактической индикаторной диаграмме (характеристике притока) скважины с обеспечением качества переходных процессов и оптимальных условий работы УЭЦН.

    ИТК СМР УЭЦН позволяет расширить  контроль за состоянием погружного и  наземного оборудования нефтедобывающих  скважин и дополнительно получить ряд контролируемых и моделируемых (вычисляемых) параметров.

    2.2.2. Сущность технологии заключается в следующем. Режим работы скважины задают с помощью преобразователя частоты (ПЧ), выбирая рабочую точку (коэффициент продуктивности скважины) на фактической индикаторной диаграмме (кривой притока), предварительно снятой, например, при выводе скважины на режим. По рабочей точке определяют потребное забойное давление, на которое настраивается  насосная установка путем регулирования частоты ПЭД. При этом для установки и поддержания давления на приеме обеспечивается требуемое качество переходного процесса во избежание бросков и перерегулирования управляющих воздействий и регулируемых параметров, которые негативно отражаются на надежности и долговечности погружного электродвигателя и центробежного насоса. Одновременно контролируются предельные значения вибрации корпуса и температура обмоток погружного электродвигателя.

    Режим работы динамической системы «пласт – скважина – насосная установка» устанавливают и поддерживают путем  изменения производительности центробежного насоса с помощью преобразователя частоты в функции забойного давления, соответствующей условию согласования характеристики истечения, определяемой производительностью насоса и характеристики притока (реальной индикаторной диаграммы скважины) в заданной рабочей точке. Установка, регулирование и поддержание режимов работы производится с АРМ технолога добычи и кустовым контроллером с обеспечением качества регулирования (без колебаний и бросков) и ограничений по предельным параметрам погружного электродвигателя. С помощью АРМ - технолога добычи предварительно формируются и задаются технологические режимы: снятие индикаторной диаграммы (кривой притока), вывод на заданное забойное давление, поддержание (автоматическое регулирование) установленной величины забойного давления по заданной функции регулирования, установка предельных допускаемых значений электрических, тепловых и гидромеханических параметров.

    2.2.3. Составляющими технического эффекта  ИТК СМР УЭЦН являются:

    - информационная составляющая, определяемая  кратным повышением информационной полноты (наблюдаемости, достоверности и быстродействия/оперативности) расширенного контроля технического состояния процесса эксплуатации скважины с учетом фактических гидродинамических параметров;

    - регулирующая составляющая, заключающаяся  в оптимизации эксплуатационного режима скважин (равновесных режимов системы «пласт – скважина – насосная установка»), путем вывода скважины на оптимальный режим добычи с помощью регулирования частоты вращения ротора погружного электродвигателя;

    - диагностическая составляющая, реализуемая за счет непрерывного мониторинга технического состояния насосной установки, в том числе по комплексным характеристикам;

    - управляющая составляющая, позволяющая  проводить автоматический вывод скважины на режим по технологическому регламенту автоматического вывода на режим УЭЦН в соответствии с требованиями ОАО «Томскнефть» ВНК.

    2.3. Технологические  объекты исследования.

    2.3.1. Технологическим объектом является  выделенная ОАО «Томскнефть»  ВНК в ЦДНГ-10 одна из подключенных ранее к СМР УЭЦН 9 кустовых площадок (1Лм, 1 Дв, 2 Дв, 6 Зм, 2б Кр, 4 Кр, 5 Кр, 1б Кр, 15Дв) на Крапивинском, Двуреченском, Лесмуровском и Западно-Моисеевском месторождениях: