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

Высокоточные приборы измерения расхода в системах ППД

Компаниями ООО «НПТ АлойлСервис» и ГК «ЭМИС» разработана линейка приборов для использования в системах поддержания пластового давления скважин (ППД). Система постоянного мониторинга СПМ.АС.«Вихрь» используется в компоновках для одновременно-раздельной закачки жидкости (ОРЗ), внутрискважинной перекачки (ВСП), а также на добывающих скважинах с компоновками для одновременно-раздельной добычи (ОРД) обводненной продукции. Комплексы позволяют производить высокоточные измерения давления, температуры и расхода скважинной жидкости, передавать данные по геофизическому кабелю в интерфейсный блок и долговременно хранить зарегистрированные результаты исследований в энергонезависимой памяти. Вихревой расходомер высокого давления «ЭМИС-ВИХРЬ 200 ППД» предназначен для учета закачиваемой в нефтяную скважину воды в процессе нефтедобычи для ППД. В предлагаемой Вашему вниманию статье рассмотрены особенности конструкции и работы каждого из комплексов.  

19.11.2016 Инженерная практика №07/2016
Чернышев Александр Владимирович Коммерческий директор ООО «НПТ АлойлСервис»
Худорошкова Юлия Павловна Заместитель коммерческого директора ГК «ЭМИС»

Таблица 1. Технические характеристики СПМ.АС.«Вихрь».
Таблица 1. Технические характеристики СПМ.АС.«Вихрь».

В настоящее время разработано два типоразмера систем постоянного мониторинга СПМ.АС.«Вихрь», из которых наиболее активно используются системы с номинальным диаметром 36 мм (табл. 1). Диапазон измерений расходомера установки диаметром 36 мм составляет от 36 до 840 м3/сут, погрешность измерения – 1,5%. Рабочий диапазон измерений – от 0 до 50 МПа (табл. 1).

ПРИНЦИП РАБОТЫ И ОСОБЕННОСТИ СПМ.АС.«ВИХРЬ»

Принцип измерения расхода СПМ.АС.«Вихрь» основан на регистрации частоты колебаний, возникающих в потоке в процессе вихреобразования. В вихревых расходомерах (счетчиках) для создания вихревого движения на пути движущего потока жидкости или газа устанавливается тело обтекания, образовывающаяся за ним система вихрей называется вихревой дорожкой Кармана. Частота образования вихрей в пропорциональна скорости потока (рис. 1).

Рис. 1. Принцип работы СПМ.АС.1.«Вихрь»
Рис. 1. Принцип работы СПМ.АС.1.«Вихрь»

В вихревых расходомерах отсутствуют какие-либо подвижные элементы, что обеспечивает надежность и долговечность, а также высокую точность и линейность в широком диапазоне измерений.

Согласно графику государственной поверки расходомера (рис. 2), данный расходомер характеризуется широким диапазоном измерений, при этом погрешность показаний не превышает 1,5%.

Рис. 2. График государственной поверки вихревого расходомера ЭМИС-СКВ
Рис. 2. График государственной поверки вихревого расходомера ЭМИС-СКВ

В отличие от механических расходомеров, СПМ.АС.«Вихрь» позволяет производить долговременное измерение расхода в системе ППД при внутрискважинной перекачке жидкости (ВСП). А благодаря глубинному исполнению устройство хорошо подходит также для измерения расхода в системе ППД при межскважинной перекачке жидкости (МСП) с подъемом жидкости на устье, тогда как из-за дегазации жидкости на устье скважины расходомеры ультразвукового и электромагнитного типов характеризуются большой погрешностью измерений, а механические – недолговечны.

Межповерочный интервал расходомерной части СПМ.АС.«Вихрь» составляет четыре года. Данный расходомер зарегистрирован как средство измерения и позволяет измерять давление и температуру как внутри, так и снаружи НКТ, что дает возможность при соответствующей компоновке замерять пластовые давления надпакерных и подпакерных зон. Межповерочный интервал датчиков давления и температуры составляет 2 года.

 СПМ.АС.1.«ВИХРЬ» ДЛЯ СИСТЕМ ВСП

Рис. 3. СПМ.АС.1.«Вихрь» для ВСП из нижнего пласта в верхний
Рис. 3. СПМ.АС.1.«Вихрь» для ВСП из нижнего
пласта в верхний

При использовании СПМ.АС.1.«Вихрь» для скважин, работающих по схеме ВСП с перекачкой жидкости из нижнего пласта в верхний, или наоборот, датчики давления глубинного расходомера устанавливаются как внутри колонны НКТ, так и в кольцевом пространстве (рис. 3).

Компоновки ВСП с системами СПМ.АС.1.«Вихрь» в трех скважинах ОАО «Татойлгаз» успешно эксплуатируются с 2012 года. Скважины осуществляют закачку жидкости в циклическом режиме: в ночное время работают, в дневное – останавливаются. Соответствующим образом изменяются расход и давление каждого пласта, и благодаря системам постоянного мониторинга геологи получают полную картину процесса ВСП (рис. 4).

После проведения ОПИ данное оборудование по требованию ПАО «ЛУКОЙЛ» прошло дополнительные испытания в испытательном сертификационном центре ОАО «ОКБ БН КОННАС» (г. Москва). СПМ.АС.1.«Вихрь» тестировался совместно с пакерным оборудованием ООО НПФ «Пакер». По результатам испытаний было получено заключение о работоспособности СПМ.АС.1.«Вихрь» и подтверждении заявленных паспортных характеристик.

Рис. 4. Показания датчиков СПМ.АС.«Вихрь-О» на скважине с ВСП (циклическая закачка)
Рис. 4. Показания датчиков СПМ.АС.«Вихрь-О» на скважине с ВСП (циклическая закачка)

СПМ.АС.1.«ВИХРЬ» ДЛЯ СИСТЕМ ОРЗ

Рис. 5. СПМ.АС.1.«Вихрь» для скважин с ОРЗ
Рис. 5. СПМ.АС.1.«Вихрь» для скважин с ОРЗ

СПМ.АС.1.«Вихрь» широко применяется в скважинах, работающих по схеме ОРЗ в два пласта. Компоновка подземного оборудования была разработана совместно ООО «НПТ АлойлСервис» и ООО «НПФ Пакер» (рис. 5). Оборудование позволяет контролировать параметры закачки жидкости, определять пластовое давление и основные фильтрационные характеристики пластов. Компоновка характеризуется низкой металлоемкостью, совместима со стандартной арматурой и позволяет контролировать герметичность пакерной системы.

Закачка регулируется посредством штуцерной вставки, которая при необходимости меняется обычной геофизической партией. Штуцирование закачки в верхний и нижний пласт возможно в диапазоне диаметров от 2 до 12 мм.

Наземный регистратор в составе компоновки позволяет производить запись параметров на извлекаемую карту MicroSD. При необходимости оператор может заменить карту и продолжить запись, а в диспетчерском пункте перезаписать информацию с карты на компьютер.

Система снабжена визуализатором, благодаря чему технологи и геологи получают точную информацию в режиме реального времени. Например, можно отследить изменения параметров в начале закачки (рис. 6, 7), при стабильной закачке (рис. 8) или при изменении приемистости (рис. 9). Также реализована стандартная передача данных по ТМС или по другому виду связи в режиме онлайн.

Рис. 6. Показания СПМ.АС.1.«Вихрь» в начале закачки
Рис. 6. Показания СПМ.АС.1.«Вихрь» в начале закачки
Рис. 7. Показания СПМ.АС.1.«Вихрь» в начале закачки
Рис. 7. Показания СПМ.АС.1.«Вихрь» в начале закачки
Рис. 8. Показания СПМ.АС.1.«Вихрь» при стабильной закачке
Рис. 8. Показания СПМ.АС.1.«Вихрь» при стабильной закачке
Рис. 9. Показания СПМ.АС.1.«Вихрь» при изменении приемистости
Рис. 9. Показания СПМ.АС.1.«Вихрь» при изменении приемистости

СПМ.АС.1.«ВИХРЬ» И УПРАВЛЯЕМЫЙ КЛАПАН ДЛЯ ОРЗ

Свое дальнейшее развитие компоновки для скважин с системами ОРЗ получили после разработки ООО «НПТ АлойлСервис» управляемых клапанов. Первый управляемый клапан для селективного отбора пластовой жидкости был разработан в 2012 году совместно с институтом «ТатНИПИнефть» и внедрен в НГДУ «Джалильнефть». В 2014 году клапан был переработан, в результате был изготовлен принципиально новый электроуправляемый клапан с улучшенными техническими характеристиками, который позволяет открывать, закрывать и штуцировать один объект разработки. Управляемые клапаны прошли успешные испытания в скважинах НГДУ «Елховнефть» ПАО «Татнефть».

Для управляемого клапана характерно низкое усилие открытия, не зависящее от перепада давления на клапане, что позволяет обеспечивать малые габаритные размеры и низкое токопотребление. Данный клапан сохраняет полную герметичность при перепаде давлений в нем в любую сторону.

Рис. 10. ПО «ЭМИС-Интегратор»
Рис. 10. ПО «ЭМИС-Интегратор»

Применение компоновки ОРЗ, оснащенной глубинными модулями СПМ.АС.1.«Вихрь» и «Управляемый клапан» (рис. 10) позволяет отказаться от привлечения геофизических партий для смены штуцера. Данная система обеспечивает выполнение следующих операций:

  • долговременный мониторинг параметров закачки скважин (расход, давление и температура);
  • регулирование закачки в нижний объект электроуправляемым клапаном;
  • определение пластового давления и основных фильтрационных характеристик пластов;
  • контроль герметичности пакерных систем;
  • передача полученной информации по ТМС или другому виду связи в режиме онлайн.

ХАРАКТЕРИСТИКИ «ЭМИС-ВИХРЬ 200 ППД»

Продуктовая линейка вихревых расходомеров представлена обширной номенклатурой приборов. Одним из наиболее востребованных продуктов для си стем ППД на рынке расходометрии является вихревой расходомер «ЭМИС-ВИХРЬ 200 ППД».

Таблица 2. Технические характеристики «ЭМИС-ВИХРЬ 200 ППД»
Таблица 2. Технические характеристики «ЭМИС-ВИХРЬ 200 ППД»

Вихревой расходомер высокого давления «ЭМИСВИХРЬ 200 ППД», разработанный ГК «ЭМИС», предназначен для учета закачиваемой в пласт воды для поддержания пластового давления.

Особенностью расходомера «ЭМИС-ВИХРЬ 200 ППД» является работа при избыточном давлении измеряемой среды до 25 МПа (табл. 2).

Измеряемой средой может быть речная, озерная вода, подтоварная вода, поступающая с установок подготовки нефти, сеноманская вода, водонефтяные смеси, а также другие не агрессивные к материалам расходомера жидкости. В отличие от аналогичных приборов, расходомер «ЭМИС-ВИХРЬ 200 ППД» оснащен системой самодиагностики. С ее помощью можно диагностировать следующие процессы:

  • кавитация или хаотичное вихреобразование;
  • нарушение условий эксплуатации прибора по температуре окружающей среды;
  • превышения уровня вибрации;
  • выход за пределы метрологического диапазона.

Система самодиагностики «ЭМИС-ВИХРЬ 200 ППД» позволяет диагностировать следующие неисправности прибора:

  • неисправность памяти;
  • неисправность усилителя;
  • неисправность процессора HART;
  • низкое напряжение питания токовой петли;
  • несоответствие тока петли измеренному расходу;
  • неисправность в цепи датчика температуры;
  • неисправность в цепи датчика давления.

При выявлении в процессе диагностики факторов, существенно влияющих на погрешность измерения, на расходомере загорается индикатор.

В вихревых расходомерах «ЭМИС-ВИХРЬ 200 ППД» реализованы возможности электроники восьмого поколения. Оптическая клавиатура позволяет настраивать прибор непосредственно во взрывоопасной зоне. Расширены коммуникационные возможности: современные цифровые интерфейсы ModBus и HART позволяют интегрировать «ЭМИС-ВИХРЬ 200 ППД» в любую АСУ предприятия. Электроника расходомера оснащена стандартным разъемом mini-USB, что позволяет подключаться к ней с любым планшетом или ноутбуком, где установлено соответствующее ПО, отслеживать, диагностировать и настраивать работу прибора.

ПО «ЭМИС-ИНТЕГРАТОР»

Специалистами инженерной службы компании «ЭМИС» разработано фирменное сервисное программное обеспечение «ЭМИС-Интегратор», позволяющее проводить настройку и удаленную диагностику любого прибора производства ЗАО «ЭМИС» (рис. 10). Благодаря используемой технологии обработки сигнала методом прямого и обратного преобразования Фурье «ЭМИС-Интегратор» предоставляет широкие возможности анализа качества процесса измерения. Отображение в графическом виде спектра сигнала от сенсора расходомера позволяет однозначно судить о метрологической достоверности измерения и выявлять источники шумов, вибраций, оказывающих негативное воздействие на процесс измерения расхода.

Программным обеспечением «ЭМИС-Интегратор» предусмотрены квадратичный фильтр, четыре прямых фильтра, фильтр 50 Гц, фильтр по минимальной амплитуде и медианный фильтр. Совместное действие этих фильтров позволяет полностью исключить влияние помех на работу расходомера.

Программа позволяет мгновенно включить и настроить необходимый цифровой фильтр, и таким образом получить наилучшее соотношение «сигнал/шум». Цифровая фильтрация, основанная на анализе спектра сигнала, позволяет увеличить стойкость прибора к вибрации, а также расширить диапазон измерения расхода с сохранением метрологических характеристик.

Все фильтры реализованы математическим методом.

Функциональные возможности электроники и программы «ЭМИС-ИНТЕГРАТОР» позволяют сделать запись спектра и отправить ее в сервисный центр производителя посредством обычной электронной почты.

Функция записи (воспроизведения) позволяет записать информацию о работе «ЭМИС-ВИХРЬ 200 ППД» в файл для последующего анализа работы расходомера специалистами сервисного центра ГК «ЭМИС». Полученные данные существенно упрощают и ускоряют процесс ремонта прибора. Анализируя полученный файл, производитель может дать оценку правильности настройки расходомера, рекомендации по ее улучшению. В ряде случаев не требуется выезд специалиста сервисной службы на место установки прибора. Важно отметить, что все эти действия осуществляются без прерывания процесса измерения, т.е. прибор не нужно демонтировать.

МОНТАЖ «ЭМИС-ВИХРЬ 200 ППД» И ПРОЕКТЫ ПО ПОСТАВКЕ ПРИБОРА

Тип присоединения «ЭМИС-ВИХРЬ 200 ППД» обеспечивает полную взаимозаменяемость с преобразователями расхода, применяемыми в системах ППД по присоединительным размерам и способу монтажа.

Это обеспечивает сокращение затрат за счет отсутствия необходимости монтажа новых ответных фланцев при замене существующих приборов на расходомеры «ЭМИС-ВИХРЬ 200 ППД» (рис. 11).

Рис. 11. Монтаж «ЭМИС-ВИХРЬ 200 ППД»
Рис. 11. Монтаж «ЭМИС-ВИХРЬ 200 ППД»
Таблица 3. Крупные реализованные проекты по поставке
Таблица 3. Крупные реализованные проекты по поставке «Эмис-Вихрь 200 ППД»

Всего с момента начала выпуска реализовано более 3500 расходомеров «ЭМИС-ВИХРЬ 200 ППД». Наиболее крупные поставки осуществлялись в ООО «ЛУК ОЙЛ – Западная Сибирь», ПАО «Татнефть», ООО «ЛУКОЙЛ-Коми», ООО «Башнефть-Добыча» (табл. 3).

Показать выдержки из обсуждения

ВЫДЕРЖКИ ИЗ ОБСУЖДЕНИЯ

Вопрос: Александр Владимирович, какой срок поверки у датчиков давления СПМ.АС.1.«Вихрь»?
Александр Чернышев: На сегодняшний день межповерочный интервал по датчикам давления составляет два года. Сейчас мы ведем работу, чтобы увеличить этот показатель до четырех лет, чтобы он соответствовал межповерочному интервалу расходомера.
Вопрос: Для спуска компоновки для ВСП с СПМ.АС.1.«Вихрь» требуется какое-то специальное оборудование или достаточно стандартного?
А.Ч.: Из специального оборудования нужны только подвесной ролик и дополнительный барабан для выводки кабеля, остальное оборудование стандартное. Хотел бы подчеркнуть, что при СПО присутствуют специалисты ООО «НПТ АлойлСервис», которые контролируют весь процесс, что позволяет исключить возможные повреждения.
Вопрос: Можете ли вы предложить компоновки для использования в скважинах, оборудованных компоновками ОРЗ с насосными установками перевернутого типа?
А.Ч.: Да, поскольку все наше оборудование модульное, мы можем собрать такие компоновки по вашему заказу.
Вопрос: Вы сказали, что погрешность измерения расходомера составляет 1,5%. Этот показатель справедлив и для стендовых и для скважинных условий, или только для первых?
А.Ч.: Изначально расходомеры проходят государственную поверку на стендах. Там и подтверждается показатель 1,5%. В скважинных условиях на точность измерений влияют такие факторы, как качество подготовки воды, вязкость среды, наличие газовой фазы. В этих условиях погрешность измерений может достигать 3% и более.
Вопрос: Влияет ли на погрешность измерений КВЧ?
А.Ч.: Да, погрешность увеличивается при КВЧ более 300 мг/л.
Вопрос: Проводились ли специальные исследования по влиянию газовой фазы на погрешность измерений прибора?
А.Ч.: Да, такие исследования проводились во ВНИИР (г. Казань). При включении свободного газа в пределах 5-20% погрешность измерений прибора составляла около 5%
Вопрос: В условиях какой вязкости среды возможна эксплуатация СПМ.АС.«Вихрь»?
А.Ч.: Не более 7 мПа·с.
Вопрос: Юлия Павловна, какова доля импортных комплектующих в «ЭМИС-ВИХРЬ 200 ППД»?
Юлия Худорошкова: Она не превышает 30%. Это только электроника, которая по нашему техническому заданию производится в европейских странах. Все остальные компоненты отечественного производства.
Вопрос: Включая сенсор?
Юлия Худорошкова: Да, сенсор производится в России.
Вопрос: Насколько выросла стоимость «ЭМИС-ВИХРЬ 200 ППД» за последнее время?
Юлия Худорошкова: Благодаря большим объемам производства и поставок мы смогли сохранить стоимость прибора неизменной.
Комментарии

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

Написать комментарий
Комментировать
Читайте далее
Оборудование для ППД производства АО «Новомет-Пермь»
Обоснование и прогноз продуктивности горизонтальных скважин на основе комплексных гидродинамических и геофизических исследований
Реклама
Свежий выпуск
Инженерная практика №07/2017

Инженерная практика

Выпуск №07/2017

Управление разработкой месторождений. Механизированная добыча. Промысловые трубопроводы
Гелеполимерное заводнение карбонатного коллектораМетодика проектирования нестационарного заводненияТрансформация системы разработкиПроектирование разработки многозабойными скважинамиМикробиологическое и водогазовое воздействие на залежиНасосное оборудование и скважинные компоновки для ППДИспытания компоновок ОРЭ с управляемыми клапанамиВнутренняя защита сварных швов трубопроводов втулкамиИспытания трубопровода из гибких армированных труб высокого давления
Ближайшее совещание
Механизированная добыча, Разработка месторождений
Мониторинг — 2017
Производственно-технический семинар-совещание

Мониторинг ‘2017 Системы мониторинга и управления для эксплуатации мехфонда и контроля разработки месторождений

19-21 сентября 2017 г., г. Пермь
Интеллектуализация процессов добычи нефти (автоматизация, телемеханизация, интеллектуальные станции управления) с целью сокращения затрат, повышения наработки оборудования и дебита жидкости, увеличения энергоэффективности и контроля разработки месторождений, внедрение нового программного обеспечения, геофизического оборудования, интеллектуализация систем одновременно-раздельной эксплуатации (ОРЭ) и др.
Общая информация Планируется
Ближайший тренинг
Капитальный ремонт скважин
Ловильный сервис — сентябрь 2017
Тренинг-курс

Ловильный сервис на нефтяных и газовых скважинах

11 - 15 сентября 2017 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 (отель «Урал») в рамках авторского курса С.Балянова.