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.
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).
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%.
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
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.
СПМ.АС.1.«ВИХРЬ» ДЛЯ СИСТЕМ 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.
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.
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».
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).
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).
Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.