Производственно-технический нефтегазовый журнал
+7 (903) 580-85-63 +7 (495) 371-01-74 info@glavteh.ru

Интеллектуальная станция управления ШГН БМС-3 и фильтры для ЭЦН и ШГН

Концепция интеллектуального месторождения подразумевает «интеллектуальное» автоматическое и удаленное управление объектами нефтегазодобычи, контроль энергопотребления, повышение энергоэффективности, рост результативности эксплуатации оборудования, рациональное управление персоналом и автоматизацию производства. Одна из важных составляющих концепции – интеллектуальные станции управления (ИСУ), поэтому ООО «Русская электротехническая компания» предлагает собственную разработку: интеллектуальную станцию управления приводом штанговых глубинных насосов БМС-3, а также собственную систему удаленного мониторинга и управления Vita.

Так, например, совместное использование указанных решений позволяет дистанционно получать и анализировать динамограммы и ваттметрограммы, а также устанавливать период автоматического сохранения текущих динамограмм и ваттметрограмм и многое другое.

Помимо подробного описания функционала и работы ИСУ БМС-3 и системы Vita в предлагаемой Вашему вниманию статье рассматриваются основные разработки Компании для защиты глубинно-насосного оборудования от воздействия механических примесей.

04.05.2017 Инженерная практика №01-02/2017
Саблин Павел Андреевич Коммерческий директор ООО «РУСЭЛКОМ»

Рис. 1. БМС-3-01
Рис. 1. БМС-3-01

ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНАЯ СТАНЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ БМС-3

Станция БМС-3-01-хх-ххх (далее БМС-3) предназначена для управления приводом ШГН с мощностью электродвигателя от 2,2 до 400 кВт и напряжением до 690 В (рис. 1). Станция состоит из контроллера КУБ-2052, преобразователя частоты, стационарного динамографа, датчика положения балансира, двух датчиков давления (в затрубном пространстве и в выкидной линии) и GSM-модема. Опционально возможно подключение датчиков с аналоговым (4-20 мА) и дискретным выходом (датчик ограждения и др.), дополнительных устройств с интерфейсом RS485 (погружные термодатчики, эхолот, расходомер и др.) и сирены. Для корректной работы некоторых типов датчиков может потребоваться обновление ПО контроллера станции.

Для диагностики работы скважины с помощью БМС-3 можно снять динамограмму, ваттметрограмму, определить коэффициент небаланса станка-качалки, основные отклонения в работе УШГН и их характер.

Для удаленного доступа и подключения устройств БМС-3 содержит следующие интерфейсы: RS485, Ethernet, USB-Devise. Поддерживаются открытые протоколы Modbus RTU, Modbus TSP.

Для подключения к системам релейной автоматики БМС-3 содержит дискретные входы и выходы. БМС-3 автоматически управляет режимом откачки нефти: задает число качаний и меняет скорость хода штанг в процессе качания. При необходимости БМС-3 может полностью остановить откачку, если это связано с риском повреждения оборудования.

Для принятия решения станция анализирует как текущие показания датчиков, так и показания, записанные в архив. Например, необходимость перевода скважины в периодический режим откачки и подбор времени работы/паузы определяются по истории изменения динамограмм (рис. 2).

Рис. 2. Алгоритмы автоматики
Рис. 2. Алгоритмы автоматики

Станция автоматически подбирает режим откачки для достижения заданного коэффициента заполнения насоса. При снижении коэффициента станция автоматически изменяет режим откачки для предотвращения срыва подачи. При необходимости БМС-3 делает паузу в работе станка-качалки. Время паузы рассчитывается на основании анализа истории изменения динамограмм.

С целью увеличения срока службы станка-качалки и погружного оборудования станция автоматически снижает обороты двигателя в цикле качания при прохождении участков с наибольшим усилием на штоке и потребляемой мощностью.

В станции также реализован алгоритм облегченного поэтапного запуска (так называемое «расхаживание») для увеличения срока службы станка-качалки. Стандартный запуск станка-качалки после простоя проходит со значительным превышением номинального усилия. При расхаживании станция отключает двигатель в случае превышения номинального усилия. С каждой попыткой запуска станок-качалка «расхаживается» и усилия приходят в норму. Таким образом, запуск проходит без превышения номинальных усилий и перегруза механизмов. Особенно актуальна данная функция при наличии асфальтосмолопарафиновых отложений (АСПО).

При стандартных настройках БМС-3 хранит информацию за последний год работы. В том числе все включения и отключения нагрузки с указанием причины действия; максимальные, средние и минимальные значения токов, напряжений и мощностей в заданный период времени; все изменения уставок с указанием источника изменений; состояние дискретных и аналоговых входов; состояния интерфейсных датчиков, ваттметрограмм, динамограмм. Просмотр архива станции управления возможен как с самого контроллера КУБ-2052, так и с использованием прямого подключения к компьютеру по USB-Flash, RS485, Ethernet, а также посредством системы Vita (рис. 3).

Рис. 3. История работы станции управления
Рис. 3. История работы станции управления

Станцией можно полностью управлять непосредственно на объекте без применения специальных настроечных пультов или подключения ноутбука. Для ускорения настройки на объекте все необходимые параметры можно сначала записать на стандартную USB-Flash, а затем загрузить в станцию. Для дистанционного управления можно использовать передачу данных по открытым протоколам Modbus, релейную телемеханику или подключение к проводным (RS485 и Ethernet) и беспроводным сетям (GSM/GPRS).

Также станция может как отправлять, так и принимать команды через СМС-сообщения (рис. 4).

Рис. 4. Местное и дистанционное управление
Рис. 4. Местное и дистанционное управление

СИСТЕМА VITA

В 2014 году специалисты ООО «РУСЭЛКОМ» разработали собственную систему мониторинга и управления добычным оборудованием Vita (рис. 5).

Рис. 5. Система Vita
Рис. 5. Система Vita

В настоящее время система активно развивается. Vita устанавливается на одном подключенном к Интернет или напрямую к станциям сервере. Остальные рабочие компьютеры подключаются к серверу по локальной сети или через Интернет. Работа с системой Vita осуществляется через любой браузер. Для подключения к системе достаточно ввести адрес сервера в браузере. Для изменения параметров станции необходимо ввести имя пользователя и пароль.

В первую очередь данная система позволяет просмотреть параметры работы скважины: объем добываемой жидкости; давление в затрубном пространстве и в выкидной линии (данные с датчиков); токи и напряжения по каждой фазе, потребляемая мощность, cosφ; показания электросчетчиков; состояние дискретных и аналоговых датчиков 4-20 мА.

Кроме того, с помощью Vita возможно управление станцией: запуск/остановка нагрузки; изменение настроек станции; настройка числа качаний, времени разгона и торможения за счет управления преобразователем частоты. Возможна удаленная диагностика через снятие и просмотр текущей динамограммы и ваттметрограммы, а также просмотр архива, динамограмм и ваттметрограмм. Ведение базы данных и пользователей на сервере; ведение учетных записей пользователей и систем паролей.

Рис. 6. Панель системы Vita
Рис. 6. Панель системы Vita

На стартовой странице системы выводится сводное дерево всех кустов и скважин (рис. 6). Для наглядности напротив каждой скважины стоит отметка, которая показывает, работает скважина или остановлена. Для получения более подробной информации по скважине необходимо перейти на персональную страницу этой скважины.

Рис. 7. Система Vita: страница скважины
Рис. 7. Система Vita: страница скважины

На странице скважины кратко отображается основная информация и уставки (рис. 7). Во избежание несанкционированного доступа для изменения какого-либо параметра требуется авторизация пользователя. Для получения более подробной информации с общей страницы скважины необходимо перейти по ссылке в требуемый подраздел.

Рис. 8. Система Vita: страница показаний
Рис. 8. Система Vita: страница показаний

На странице показаний отображаются следующие данные: дебит и давление в выкидной линии, давление в затрубном пространстве, токи и напряжения по каждой фазе, суммарная потребляемая мощность, cosφ, число качаний в минуту, выходная частота преобразователя частоты, показания электросчетчиков для технического учета, состояние дискретных и аналоговых датчиков (рис. 8).

Vita сохраняет архив станции на сервере (рис. 9). Таким образом, даже при отсутствии связи со станцией можно посмотреть историю ее работы до обрыва связи. Так как число записей может быть очень большим, то можно применить фильтр и просматривать только определенный тип записей.

Рис. 9. Система Vita: страница архива
Рис. 9. Система Vita: страница архива
Рис. 10. Система Vita страница динамограмм и ваттметрограмм
Рис. 10. Система Vita: страница динамограмм и ваттметрограмм

Для диагностики скважины станция БМС-3 совместно с системой Vita позволяет удаленно регистрировать и читать динамограмму и ваттметрограмму, устанавливать период автоматического сохранения текущих динамограмм и ваттметрограмм (например, пять раз в сутки, каждое второе качание и т.п.), контролировать отклонения динамограммы. В случае обнаружения признаков неисправности по текущей динамограмме происходит немедленная запись динамограммы в архив и вывод предупреждения в систему. В отдельных случаях – защитное отключение.

В базе данных Vita хранятся все когда-либо снятые динамограммы и ваттметрограммы. Таким образом, технолог может легко отследить, как менялась динамограмма на протяжении длительного времени (рис. 10).

Рис. 11. Система Vita: страница уставок
Рис. 11. Система Vita: страница уставок

На странице уставок можно посмотреть все установки БМС-3 и изменить их или сбросить на заводские значения (рис. 11).

В период с 2014 по 2016 год новыми контроллерами КУБ-2052 были оснащены 1460 станций управления ШГН по всей России, 754 из них успешно работают на скважинах ОАО «Сургутнефтегаз». В число недавних заказчиков станции входят ПАО «ЛУКОЙЛ», ПАО НК «РуссНефть», ПАО «НК «Роснефть», ООО «РН-Сахалинморнефтегаз», АО «РИТЭК», ООО «Башнефть-Добыча», ООО «Оренбургнефть», ООО «РН-Краснодарнефтегаз» и др.

Рис. 12. Механические примеси
Рис. 12. Механические примеси

ФИЛЬТРЫ СКВАЖИННЫЕ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ГНО

Проблема повышенного содержания механических примесей в добываемой жидкости с каждым годом становится все более актуальной. Это происходит вследствие разных причин, в том числе и применения ГРП. Механические примеси в разы сокращают межремонтный период (МРП) работы скважин, изнашивая и засоряя рабочие элементы внутрискважинного оборудования (рис. 12).

Рис. 13. Фильтр щелевой и пружинный
Рис. 13. Фильтр щелевой и пружинный

Существуют разные способы борьбы с механическими примесями, такие как применение износостойких материалов для изготовления глубинно-насосного оборудования (ГНО), обработка добываемой жидкости химическими реагентами и использование фильтров. Одним из самых эффективных способов защиты погружного насосного оборудования от негативного воздействия частиц механических примесей служат фильтры, устанавливаемые на приеме ГНО, в том числе фильтры щелевого типа. При этом в силу простоты изготовления наибольшее распространение получили фильтры с прямоугольным или треугольным сечением фильтроэлементов. ООО «Русская электротехническая компания» выпускает фильтры, основной отличительной особенностью которых стало использование в качестве фильтрующего элемента цилиндрической пружины сжатия с круглым сечением проволоки (рис. 13).

К такому техническому решению инженеры Компании пришли после сравнения течения жидкости через зазор между круглыми и треугольными сечениями и анализа скорости и давления жидкости (рис. 14).

Рис. 14. Сравнительный анализ круглого и треугольного сечений
Рис. 14. Сравнительный анализ круглого и треугольного сечений

В результате расчета были получены значения скорости и давления тока жидкости в заданной расчетной области. Было установлено, что круглое сечение обтекается по всей площади, а при обтекании треугольного сечения есть застойные зоны. Кроме того, скорость течения между круглыми сечениями в два раза выше. Следовательно, большая скорость потока жидкости способствует меньшему налипанию отложений в зазоре между витками. А на внешней стороне фильтроэлемента отсутствуют застойные зоны, что обеспечивает минимальное отложение на поверхности.

Рис. 15. Фильтр скважинный регулируемый ФРНП-1УМ
Рис. 15. Фильтр скважинный регулируемый ФРНП-1УМ

Исходя из этого был спроектирован и изготовлен регулируемый фильтр ФРНП с пружинным фильтроэлементом, который расположен внутри корпуса, где выполнены пазы для входа жидкости (рис. 15). Такое расположение фильтроэлемента надежно защищает его от внешних механических воздействий при транспортировании и эксплуатации. Величину межвитковых зазоров можно легко регулировать. Модульная конструкция позволяет компоновать ШГН необходимым количеством фильтров, исходя из требований заказчика и условий добычи. На корпусе фильтра расположен центратор. Благодаря этому вход жидкости в фильтр осуществляется равномерно по всей входной площади. На корпусе также есть площадка для захвата инструментов. Это в разы облегчает монтаж фильтра. Детали фильтра выполнены из коррозионно-стойких материалов или защищены коррозионно-стойким покрытием.

Фильтры ФРНП успешно работают на большом числе скважин по всей России. В результате их использования наработка скважин увеличивается в 1,5-2 раза, при этом содержание КВЧ снижается.

Рис. 16. Десендер ГРУ-3
Рис. 16. Десендер ГРУ-3

Кроме того, ООО «Русская электротехническая компания» ведет постоянную научную и изыскательную работу. На базе фильтра ФРНП был спроектирован десендер ГРУ-3 для работы в скважинах с повышенным содержанием твердых частиц и газа (рис. 16).

Рис. 17. Принцип работы десендера ГРУ-3
Рис. 17. Принцип работы десендера ГРУ-3

В ГРУ реализованы три ступени очистки добываемой жидкости (рис. 17). Первая (механическая) обеспечивается благодаря пружинному фильтроэлементу. Вторая (гидроциклонная) – за счет шнека в нижней части секции. Третья (гравитационная) – за счет резкого разворота жидкости на 180° по принципу десендера. Добываемая жидкость на входе в десендер очищается от пузырьков газа и крупных мехпримесей, далее, протекая через шнек, мехпримеси отделяются от жидкости центробежными силами. Затем ток жидкости поворачивается на 180° и идет на прием ШГН. При этом мехпримеси отделяются гравитационными силами. Отсеянные мехпримеси оседают в шламосборнике.

Благодаря этим особенностям ГРУ значительно снижает КВЧ, демонстрирует прекрасные показатели работы, увеличивая наработку ШГН от 1,5 до 6 раз.

Рис. 18. Фильтр блочный регулируемый ФБР-5 (ФБР-5А)
Рис. 18. Фильтр блочный регулируемый ФБР-5 (ФБР-5А)

ФИЛЬТРЫ ДЛЯ ЗАЩИТЫ УЭЦН

Для УЭЦН нами был разработан фильтр ФБР (фильтр блочный регулируемый) (рис. 18). Благодаря блочной конструкции стало возможным компоновать фильтр из необходимого количества фильтрующих секций, исходя из требований заказчика и объема добываемой жидкости.

К основным достоинствам фильтра можно отнести его малые длину и вес, вследствие чего он не создает избыточную осевую нагрузку на колонну НКТ и практически не увеличивает длину компоновки. Использование пружины в качестве фильтрующего элемента позволяет регулировать степень фильтрации. А размещение пружины внутри корпуса обеспечивает надежную механическую защиту от влияния внешних факторов: ударов, защемлений, трения и т.п.

Фильтры работают в составе УЭЦН во многих нефтегазодобывающих компаниях и показывают прекрасные результаты. Отдельно следует обратить внимание на использование ФБР после проведения ГРП. Наработка оборудования таких скважин была увеличена в несколько раз, в некоторых случаях – более чем в восемь раз.

По просьбе заказчиков в нашей Компании был разработан фильтр скважинный блочный ФСБЦ, обеспечивающий фильтрацию жидкости до попадания к двигателю и приему насоса с помощью применения разобщителя сред (рис. 19).

Рис. 19. Фильтр скважинный ФСБЦ
Рис. 19. Фильтр скважинный ФСБЦ

С целью уменьшения объемного содержания газа в пластовой жидкости, подаваемой на вход насоса ЭЦН, нашей Компанией был спроектирован газосепаратор ЦГС-5 (5А), предназначенный для совместной работы с фильтром ФБР (рис. 20).

Рис. 20. Газосепаратор ЦГС
Рис. 20. Газосепаратор ЦГС

На все выпускаемые нашей компанией пружинные фильтры был получен единый сертификат соответствия и разрешение Ростехнадзора.

Реклама Дисковый фильтр производства АО «Новомет-Пермь» помог увеличить наработку УЭЦН в семь раз!
Комментарии

Эту публикацию еще никто не прокомментировал. Станьте первым, поделитесь своим мнением.

Написать комментарий
Комментировать
Читайте далее
УЭЦН с широкими каналами в проточной части для малодебитных скважин с высоким содержанием механических примесей
Установка погружного диафрагменного электронасоса УЭДН5
Реклама
Свежий выпуск
Инженерная практика №09/2017

Инженерная практика

Выпуск №09/2017

Механизированная добыча. Трубопроводный транспорт
Эксплуатация осложненного фонда скважин: оборудование, реагенты, методики, ОПИМониторинг работы механизированного фонда скважин, одновременно-раздельная эксплуатацияОборудование и технологии для эксплуатации малодебитных скважин и скважин малого диаметраИспытания высокотемпературных систем погружной телеметрииПроизводство погружных вентильных двигателейДиагностика трубопроводов установками на основе ультразвуковых датчиков
Ближайшее совещание
Механизированная добыча
Осложненный фонд — 2017
Производственно-техническая конференция

Эксплуатация осложненного фонда скважин ‘2017

14-16 ноября 2017 г., г. Тюмень
Анализ опыта и определение наиболее экономически и технологически эффективных решений в области работы с фондом скважин, эксплуатация которых осложнена различными факторами (коррозия, солеотложения, мехпримеси, АСПО и гидраты, высокая вязкость продукции, высокий газовый фактор, технические ограничения и др.), работа с часто ремонтируемым фондом скважин, организационные решения.
Ближайший тренинг
Капитальный ремонт скважин
Ловильный сервис — ноябрь 2017
Тренинг-курс

Ловильный сервис на нефтяных и газовых скважинах

20-24 ноября 2017 г., г. Пермь
ООО «Инженерная практика» проводит набор группы специалистов для прохождения производственно-технического тренинга по программе «Ловильный сервис на нефтяных и газовых скважинах». Пятидневный тренинг - курс будет проводиться в г. Перми («АМАКС Премьер-отель») в рамках авторского курса С. Балянова.