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

Системы управления и мониторинга для механизированной добычи нефти

Одна из последних разработок ООО «ИРЗ ТЭК» для нефтедобычи – система погружной телеметрии «ИРЗ ТМС-Р» с расходомером RM20, в котором реализован вихревой метод измерения, отличающийся от «вертушечного» отсутствием подвижных элементов и широким рабочим диапазоном измеряемых дебитов.

Система «ИРЗ ТМС-Р» может применяться в компоновках для добычи, закачки и внутрискважинной перекачки (ВСП) жидкости с использованием электропогружных установок. Одна из двух предлагаемых систем – «ИРЗ ТМР-Р1» – предназначена для применения при добыче и ВСП жидкости из нижнего пласта в верхний. Система «ИРЗ ТМС-Р2» монтируется в составе компоновок для ВСП из верхнего пласта в нижний. Также ООО «ИРЗ ТЭК» освоило производство интеллектуальных станций управления серии ИРЗ-400, позволяющих управлять параметрами работы УШГН и осуществлять их мониторинг.

22.04.2016 Инженерная практика №04/2016
Феофилактов Сергей Владимирович Главный конструктор ООО «ИРЗ ТЭК»
Манохин Александр Евгеньевич Главный специалист ООО «ИРЗ ТЭК»

Рис. 1. Расходомер RM20
Рис. 1. Расходомер RM20

Предлагаемая нашей компанией система телеметрии с расходомером «ИРЗ ТМС-Р» предназначена для регистрации и передачи внешним устройствам таких параметров работы ГНО, как объемный расход, уровень вибрации, давление и температура жидкости в выкидной линии и на приеме погружного насоса. В состав данной системы включен вихревой расходомер RM20, принцип работы которого основан на измерении частоты вихрей потока жидкости (рис. 1). Подвижные или вращающиеся элементы в устройстве отсутствуют, расходомер устанавливается на выходе насоса. От устройства сигнал передается по одножильному бронированному кабелю на погружной блок скважинной телеметрии БП103ДМ и далее по нулевой точке ПЭД – кабель на наземный блок ТМС-Э5.

Рис. 2. Состав системы «ИРЗ ТМС-Р» с расходомером
Рис. 2. Состав системы «ИРЗ ТМС-Р» с расходомером
Таблица 1. Технические характеристики системы «ИРЗ ТМС-Р»
Таблица 1. Технические характеристики системы «ИРЗ ТМС-Р»

Помимо расходомера, наземного и погружного блоков, в состав системы входят также устройство намотки кабеля с бронированным кабелем и опора подшипника (рис. 2, табл. 1).

Рис. 3. Применение системы «ИРЗ ТМС-Р» для внутрискважинной перекачки жидкости
Рис. 3. Применение системы «ИРЗ ТМС-Р» для внутрискважинной перекачки жидкости

ИРЗ ТМС-Р готова к применению в системе ППД для внутрискважинной перекачки жидкости снизу вверх («ИРЗ ТМР-Р1») и сверху вниз («ИРЗ ТМР-Р2») или для добычи нефти, в том числе с использованием компоновок для ОРЭ (рис. 3, 4).

Рис. 4. Применение системы «ИРЗ ТМС-Р» для добычи нефти
Рис. 4. Применение системы «ИРЗ ТМС-Р» для добычи нефти

На момент подготовки статьи расходомер RM20 прошел промысловые испытания в нескольких нефтяных компаниях. Графики работы расходомера представлены на рис. 5 и 6. На рис. 5 показана выборка из истории, записанной станцией управления для одной из компоновок по состоянию на 27 августа 2015 года: представлены данные по давлению на приеме насоса (рпр), давлению в выкидной линии насоса (Рвык), текущему расходу (Qвык) и мощности ПЭД (Рпэд).

Рис. 5. Оценка работы внутрискважинной компоновки по состоянию на 27.08.2015 г.
Рис. 5. Оценка работы внутрискважинной компоновки по состоянию на 27.08.2015 г.

На рис. 6 приведена оценка работы внутрискважинной компоновки по состоянию на 31.08.2015 г. Можно заметить, что из-за перепада давления между приемным и отдающим пластами даже при остановленном ПЭД существует межпластовый переток объемом порядка 10 м3/сут, зафиксированный расходомером.

Рис. 6. Оценка работы внутрискважинной компоновки по состоянию на 31.08.2015 г.
Рис. 6. Оценка работы внутрискважинной компоновки по состоянию на 31.08.2015 г.
Рис. 7. Интеллектуальная станция управления УШГН серии ИРЗ-400
Рис. 7. Интеллектуальная станция управления УШГН серии ИРЗ-400

ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНАЯ СТАНЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ УШГН

Еще одна наша разработка – интеллектуальная станция управления (ИСУ) установками штанговых насосов серии ИРЗ-400 предназначена для контроля параметров работы ШГН, оптимизации режимов его работы под условия скважины в зависимости от влияния осложняющих факторов (рис. 7).Существует бездатчиковая модификация станции управления, модификация с датчиком динамографом и модификация с малогабаритным погружным датчиком давления и температуры ИРЗ ТМС.

Встроенные в станцию управления алгоритмы автоматически вычисляют коэффициент наполнения насоса и дают команду на изменение частоты вращения электродвигателя. Обновление программного обеспечения ИСУ производится без остановки УШГН и с сохранением всех действующих уставок.

Рис. 8. Преобразователь частоты СУ ИРЗ-400
Рис. 8. Преобразователь частоты СУ ИРЗ-400

Еще одна особенность ИРЗ-400 заключается в применении специального для ШГН преобразователя частоты (ПЧ), который разработан и производится ООО «ИРЗ ТЭК» (рис. 8). Данный ПЧ работает в том числе с вентильным двигателем для ШГН производства ООО «ЭПУ-ИТЦ». Преобразователь способен работать при температурах окружающей среды от -60 до +50°С с кратковременными перегрузками до 150%.

Станция управления обладает полным арсеналом защит от аварийных режимов в системе УШГН и питающей сети. Так, при работе с осложненным фондом станция способна диагностировать срыв подачи по газу при резком увеличении количества газа в скважине и изменять режим работы таким образом, чтобы не допускать или свести к минимуму число сухих качаний насоса. Также ИСУ может диагностировать образование эмульсии.

Дополнительно в ИРЗ-400 реализована защита от обрыва ремней двигателя и штанг насоса. При тяжелом пуске, когда по каким-то причинам станок-качалка долго не эксплуатировался, реализуется специальный алгоритм расклинивания.

Как в частотном, так и в байпасном режиме работы станция управления обеспечивает защиту от аварийных ситуаций, возникающих в питающей сети, включая короткие замыкания, дисбаланс токов, напряжения и пр.

На рис. 9 представлены динамограммы скважины, отражающие эффект от применения интеллектуальных режимов. В данном случае после включения режима поддержания коэффициента заполнения насоса (ПИД-регулирования) на уровне 65% станция управления в автоматическом режиме снизила число качаний для увеличения коэффициента наполнения от 0,51 до 0,65. В результате произошло увеличение добычи жидкости от 22 до 26,9 м3/сут и снижение потребляемой активной электроэнергии на 14%.

Рис. 9. Промысловая эксплуатация ИСУ
Рис. 9. Промысловая эксплуатация ИСУ
Таблица 2. Сравнение показателей работы ИСУ в периодическом и постоянном режимах
Таблица 2. Сравнение показателей работы ИСУ в периодическом и постоянном режимах

В ходе промысловых испытаний на другой скважине со слабым притоком, работающей в периодическом режиме, использование интеллектуального алгоритма станции управления ИРЗ-400 позволило вывести станцию на постоянный режим с пониженной частотой. Эффект увеличения дебита при работе на постоянном режиме с пониженной частотой по сравнению с периодическим режимом составил около 17% (табл. 2).

ЭКОНОМИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

Реализованный в ИРЗ-400 режим энергосбережения позволяет эффективно экономить электроэнергию, что особенно заметно при эксплуатации разбалансированных станков-качалок.

В случае превышения уставки по разности активной мощности на подъеме и на опускании балансира, ИСУ начинает изменять выходную частоту внутри каждого цикла таким образом, что общая частота остается неизменной, а энергия, запасенная в генераторном режиме, начинает использоваться в двигательном. Этот прием позволяет дополнительно экономить до 20% электроэнергии на сильно разбалансированных станках-качалках.

Комментарии

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

Написать комментарий
Комментировать
Читайте далее
Эффективные решения для эксплуатации УШГН
Системный подход к выбору технологий предотвращения осложнений при скважинной добыче нефти
Реклама
Свежий выпуск
Инженерная практика №04/2018

Инженерная практика

Выпуск №04/2018

Эксплуатация осложненного фонда скважин. Ремонт скважин. Подготовка и транспорт углеводородов
Осложненный фонд ПАО «НК «Роснефть», ПАО «ЛУКОЙЛ», ОАО «Сургутнефтегаз» и др.Оборудование, программное обеспечение и методики для добычи нефти в условиях выноса мехпримесейОпыт и технологии борьбы с АСПОВентильные приводы в составе УЭВН и СШНУОчистка ПЗП и забоя нагнетательных скважин и скважин с боковыми стволамиЗащита сварных соединений трубопроводов от коррозииХимические реагенты для подготовки и транспорта нефтиУтилизация и переработка ПНГ
Ближайшее совещание
Механизированная добыча, Трубопроводный транспорт
Коррозия 2018
Международная производственно-техническая конференция

КОРРОЗИЯ – 2018: Эффективные методы работы с фондом скважин, осложненным коррозией, эксплуатация промысловых нефтегазопроводов и водоводов в условиях высокой коррозионной активности

27-29 августа 2018 г., г. Казань, конференц-зал «Габдула Тукай»
Задачей Конференции является обмен опытом и определение наиболее экономически и технологически эффективных решений и технологий в области работы с фондом скважин, осложненных коррозионным фактором и анализ применения современных методов и технологий для сокращения аварийности промысловых трубопроводов различного назначения в условиях высокой коррозионной активности.
Ближайший тренинг
Капитальный ремонт скважин
Ловильный сервис – июль 2018
Тренинг-курс

Ловильный сервис на нефтяных и газовых скважинах

23 – 27 июля 2018 г., г. Пермь
ООО «Инженерная практика» от имени журнала «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 в рамках авторского курса С. Балянова.