Производственно-технический нефтегазовый журнал
+7 (903) 580-85-63 +7 (495) 371-01-74 info@glavteh.ru
  • Главная
  • Механизированная добыча
  • Современное решение для мониторинга и анализа работы УЭЦН с целью максимизации добычи нефти и увеличения наработки на отказ погружного оборудования

Современное решение для мониторинга и анализа работы УЭЦН с целью максимизации добычи нефти и увеличения наработки на отказ погружного оборудования

Компания Салым Петролеум Девелопмент Н.В. (СПД) – это совместное предприятие, созданное в 1996 году для освоения Салымской группы нефтяных месторождений в Западной Сибири. В Салымскую группу входят три месторождения: Западно-Салымское, Верхне-Салымское и Ваделыпское, – расположенные в Ханты-Мансийском автономном округе – Югре, в 30 км к западу от поселка Салым. Основное из разрабатываемых Компанией СПД месторождений – Западно-Салымское – находится на третьей стадии разработки. При этом фонд скважин (как добывающий так и нагнетательный) неуклонно растет, как и число ГТМ и срок их окупаемости ввиду растущей обводненности. В СПД весь добывающий фонд находится в пределах 600 скважин, причем большинство из них оборудованы УЭЦН с ЧРП.

В существующих реалиях особую актуальность приобретает вопрос разработки и внедрения инструмента для «проактивного» мониторинга и автоматического анализа работы добывающих скважин с целью повышения оперативности выявления аномального поведения системы «пласт-скважина-УЭЦН» и как следствие снижения внутрисуточных аварийных остановок фонда, потерь из-за остановок, повышения НнО и увеличения добычи нефти. Данный инструмент был разработан на базе реализованного СПД в 2008 году проекта «Умное месторождение», который предполагает помимо всего прочего сбор данных в режиме реального времени со станций управления скважин, датчиков наземных трубопроводов и инфраструктуры с последующей передачей информации на центральный пульт управления для обработки и анализа.

16.09.2015 Инженерная практика №09/2015
Ермолович Игорь Михайлович Инженер по анализу добычи нефти «Салым Петролеум Девелопмент»
Горлов Александр Евгеньевич Руководитель отдела оптимизации добычи скважин «Салым Петролеум Девелопмент»
Алексеев Ярослав Львович Инженер по применению Prime Global Service Ltd.

Предлагаемая вниманию читателей программа Well Performance Analysis Tool (WPAT) – «Инструмент анализа работы скважин» – в качестве исходных данных использует информацию из четырех основных источников: PI – данные со СУ УЭЦН в режиме реального времени; ESP database – данные по истории работы применявшихся в скважине УЭЦН; EDM – данные по видам проведенных в скважине ремонтов; Energy Components – данные по дебитам и обводненностям скважинной продукции (рис. 1).

Рис. 1. Контекстная диаграмма WPAT
Рис. 1. Контекстная диаграмма WPAT

Для анализа работы каждой скважины WPAT использует 48 параметров: 17 изменяющихся в реальном времени параметров (данные со СУ, ТМС и наземных датчиков давления), 6 параметров с более низкой частотой обновления (дебит жидкости, динамический уровень, обводненность и т.д.) и порядка 25 статических параметров (уставки, номинальные и целевые параметры и т.д.).

WPAT позволяет осуществлять четыре вида анализа: 1) контроль качества данных, подразумевающий фильтрацию входных данных и определение сбоев при их передаче; 2) мгновенный анализ на приближение к уставкам, включающий корректировку уставок, определение нестабильного поведения параметров; 3) трендовый анализ изменения параметров за определенный промежуток времени; 4) так называемый «специальный анализ», который включает анализ работы периодического фонда скважин.

На рис. 2 представлена блок-схема WPAT. Входящий массив данных на первом этапе проходит проверку на качество. Это означает, что для каждого параметра, используемого при анализе, существуют минимальные и максимальные допустимые значения. Система автоматически исключает из анализа значения выше и ниже границ установленного диапазона. Если поступление некорректных значений продолжается на протяжении заданного промежутка времени, система подает оповещение пользователю, на которое он должен так или иначе среагировать. Данный подход позволит существенно оптимизировать рабочее время и повысить эффективность инженеров, ответственных за эксплуатацию фонда добывающих скважин, и в результате поступление так называемых «ложных» оповещений будет практически исключено.

Рис. 2. Концепция WPAT
Рис. 2. Концепция WPAT

После входного контроля качества данные проходят мгновенный, трендовый и специальный анализ, в ходе которых осуществляется проверка работы системы «пласт-скважина-УЭЦН» по заложенным в них аналитическим алгоритмам, и в случае наличия отклонений от нормальных показателей работы система выводит на экран извещения, в которых указываются время, тип проблемы и рекомендация по дальнейшей эксплуатации УЭЦН.

На рис. 3 представлен пример мгновенного анализа, который, прежде всего, позволяет выявлять «скачки» значений отслеживаемых параметров. В данном случае видно, что УЭЦН работал стабильно, после чего внезапно начались «подклинки». Если инженер следит примерно за 600 скважинами, вряд ли он случайным образом решит проверить работу одной из них. При помощи WPAT система сама подаст сигнал, идентифицирует скважину как проблемную, и инженер уже будет принимать решение по дальнейшей эксплуатации, например, снизит рабочую частоту тока ПЭД или укажет о необходимости проведения дополнительных мероприятий на скважине. Для удобства пользователя в WPAT также реализована карта типовых решений в случае тех или иных осложнений. Основной целью данного вида анализа является исключение аварийных остановок фонда по причинам, которые можно предотвратить за счет изменения режима работы скважин. К таковым причинам относятся низкое давление на приеме, температура ПЭД, ЗП, ЗСП и т.д.

Рис. 3. Мгновенный анализ
Рис. 3. Мгновенный анализ

В рамках мгновенного анализа также происходит проверка корректности уставок (ЗП, ЗСП, минимальное давление на приеме и т.д.) согласно утвержденной в СПД процедуре. В данном случае мы снизили частоту ПЭД, но при этом не скорректировали значение уставки по ЗСП (рис. 4). В результате система вывела на экран оповещение, в котором рекомендует инженеру изменить уставку по ЗСП в SCADA.

Рис. 4. Контроль корректности уставок
Рис. 4. Контроль корректности уставок

Основой трендового анализа является история работы фонда скважин в СПД и корневые причины отказов УЭЦН. Так, шаблоны отклонений для трендового анализа полностью реализованы на накопленных за последние 5 лет исторических данных работы скважин СПД. Трендовый анализ предполагает отслеживание изменения параметра или группы параметров за промежуток времени. В случае, если поведение параметра или группы параметров УЭЦН накладывается на один из применяемых шаблонов трендового анализа, WPAT выдает оповещение, описывающее проблему, и рекомендации по дальнейшей эксплуатации (рис. 5). В данном случае наблюдается рост давления на приеме насоса, динамического уровня, снижение токов и загрузки ПЭД при неизменной частоте, что может быть связано с засорением приемного модуля УЭЦН. Трендовый анализ предназначен для своевременной реакций на отклонение рабочих параметров УЭЦН и принятия мер по их устранению.

Рис. 5. Трендовый анализ
Рис. 5. Трендовый анализ

На рис. 6 показан интерфейс пользователя: на главном экране представлены все скважины в виде прямоугольников разных размеров, причем, для приоретизации работ размер прямоугольника зависит от последнего значения дебита нефти данной скважины.

Рис. 6. Интерфейс пользователя
Рис. 6. Интерфейс пользователя

Зеленым цветом отображаются скважины, работающие без отклонений. Красным цветом – скважины, на которых зафиксированы отклонения от нормального поведения трендов, требующие вмешательства инженера. В свою очередь, желтым цветом отмечены скважины, на которые уже отреагировал инженер и запланировал для них необходимые мероприятия. Также в интерфейсе реализована система фильтрации данных по видам анализа, режимам работы скважин и т.д.

Выбрав любую из скважин в окне программы, оператор переходит к окну извещений, в котором отображаются время срабатывания оповещения; название и вид оповещения (мгновенный, трендовый, специальный); отреагировавшие параметры; рекомендация программы; текущий статус; время отсрочки сигнала и комментарий инженера-аналитика (рис. 7).

Рис. 7. Вкладка Alarm
Рис. 7. Вкладка Alarm

Вкладка Operational Status показывает значения основных параметров работы скважины в режиме реального времени (рис. 8). Здесь же отмечаются текущие и рекомендуемые значения по уставкам.

Рис. 8. Вкладка Operational Status
Рис. 8. Вкладка Operational Status

Жизненный цикл оповещения на примере реальной скважины выглядит следующим образом: WPAT фиксирует нестабильное поведение рабочих токов УЭЦН, после чего на основном экране программы окрашивает скважину красным цветом (рис. 9). Инженер изучает скважинные данные и принимает решение. В данном случае инженер принял решение установить шестичасовую отсрочку на подобного рода сигналы по данной скважине и снизить рабочую частоту тока ПЭД на 0,5 Гц. В течение следующих шести часов оператор не будет получать оповещения связанные с приближением к уставке по ЗСП, и на основном экране скважина будет отображаться желтым цветом. Как следует из примера, после снижения частоты режим работы УЭЦН стабилизировался.

Рис. 9. Пример жизненного цикла «аларма» на реальной скважине
Рис. 9. Пример жизненного цикла «аларма» на реальной скважине

Теперь рассмотрим реальный пример трендового анализа. На рис. 10 видно, что происходит снижение давления на приеме насоса и дебита жидкости при неизменной частоте ПЭД. Поскольку приток снижается (вследствие остановки нагнетательной скважины в окружении), после первого сигнала будет выдана рекомендация на снижение частоты. Спустя какое-то время после запуска нагнетательной скважины, WPAT зафиксирует рост дебита и давления и выдаст второе оповещение, в котором предложит увеличить частоту до целевого давления.

Рис. 10. Пример трендового «аларма» на реальной скважине
Рис. 10. Пример трендового «аларма» на реальной скважине

В настоящий момент происходит тестирование WPAT в СПД. Мы ожидаем, что данный инструмент мониторинга за счет возможности мгновенного анализа позволит в первую очередь исключить внутрисуточные остановки скважин по причине срабатывания аварийных защит УЭЦН. Кроме того, инструмент за счет реализации трендового анализа позволит проактивно реагировать на планомерное изменение параметров работы УЭЦН и своевременно планировать мероприятия по восстановлению производительности скважин, что в совокупности с инструментом мгновенного анализа позволит увеличить наработку на отказ погружного оборудования, а также сократить капитальные и эксплуатационные затраты. Реализованная система пользовательского интерфейса и фильтрации входных данных позволит приоретизировать извещения и минимизировать число неактуальных оповещений, что существенно оптимизирует затраты рабочего времени инженеров, ответственных за эксплуатацию УЭЦН.

Комментарии

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

Написать комментарий
Комментировать
Читайте далее
Программно-аппаратные комплексы для мониторинга, управления, метрологического обеспечения, анализа и диагностики работы скважин, оборудованных УШГН
Интеллектуальный мониторинг и управление скважинными насосными системами
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.