Андреев Е.Б., Ключников А.И. и др. Автоматизация технологических процессов добычи и подготовки нефти и газа

Подождите немного. Документ загружается.

19. Напряжение по фазе А, В, С - измерение, защита, сигна-

лизация.

20. Температура подшипников агрегата - измерение, защита,

сигнализация.

21. Загазованность помещения насосных агрегатов - измере-

ние, защита, сигнализация.

22. Пожарная сигнализация - защита, сигнализация.

23. Управление вентилятором.

24. Несанкционированный доступ в блочное помещение

сигнализация.

ВОДОРАСПРВДЫИтаЛЬНЫЙ БЛОК (рис. 19.13)

1. Давление в общем коллекторе - измерение.

2. Интегральный расход воды на скважину - измерение.

3. Давление на скважину - измерение, сигнализация.

Рис. 19.13. Функциональная схема автоматизации ВРБ

НАГНЕТАТЕЛЬНАЯ СКВАЖИНА

(рис. 19.14)

1. Давление на устье скважины -

измерение, сигнализация.

2. Давление в коллекторе - изме-

рение, сигнализация.

Рис. 19.14. Функциональная схема автома-

тизации нагнетательной скважины

301

19.6. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ СХЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ

ОСНОВНЫХ ОБЪЕКТОВ ЦЕНТРАЛЬНОГО ПУНКТА

СБОРА

НЕФТЕГАЗОСЕПАРАТОР (рис. 19.15)

1. Давление в сепараторе - измерение, сигнализация.

2. Уровень жидкости - измерение, регулирование, сигнализа-

ция предельных значений.

Рис. 19.15. Функциональная схема автоматизации нефтегазосепаратора

3. Уровень жидкости - защита, сигнализация состояния кла-

пана.

4. Температура жидкости на выходе - измерение.

ОТСТОЙНИК (рис. 19.16)

1. Давление в отстойнике - измерение, сигнализация.

2. Расход нефти интегральный - измерение.

Рис. 19.16. Функциональная схема автоматизации отстойника

302

3. Обводненность нефти - измерение, сигнализация.

4. Уровень жидкости - измерение, регулирование, сигнализа-

ция предельных значений.

5. Уровень раздела фаз (нефть - вода) - измерение, регули-

рование, сигнализация предельных значений.

6. Расход воды интегральный - измерение.

ЭЛЕКТРОДЕГИДРАТОР (рис. 19.17)

1. Давление нефти на выходе - измерение, регулиро-

вание.

2. Расход нефти на выходе - измерение.

3. Обводненность нефти на выходе - измерение, сигнали-

зация.

4. Уровень раздела фаз - измерение, регулирование, сигна-

лизация.

5. Расход дренажной воды - измерение.

6. Расход пресной воды - измерение, регулиро-

вание.

7. Уровень масла в масляных вводах - измерение, сигнали-

зация, защита.

8. Температура масла в трансформаторе - измерение, сигна-

лизация, защита.

9. Токи в фазах - измерение, сигнализация, защита.

Рис. 19.17. Функциональная схема автоматизации электродегидратора

303

ПЕЧЬ (рис. 19.18)

1. Температура нефти на входе - измерение, сигнализация.

2. Давление нефти - измерение, сигнализация, защита.

3. Состояние печи - сигнализация, защита.

4. Температура дымовых газов - измерение, сигнализация,

защита.

Рис. 19.18. Функциональная схема автоматизации нагревательной печи

5. Расход нефти - измерение, регулирование, сигнали-

зация.

6. Давление воздуха - измерение, регулирование, сигнали-

зация.

7. Горение пламени - сигнализация, защита.

8. Температура нефти на выходе - измерение, регулирование,

сигнализация.

9. Расход топливного газа - измерение, сигнализация.

10. Загазованность площадки - сигнализация.

11. Состояние вентилятора - сигнализация.

РЕКТИФИКАЦИОННАЯ КОЛОННА (НА ПРИМЕРЕ ПРОЦЕССА

СТАБИЛИЗАЦИИ НЕФТИ) (рис. 19.19)

1. Давление в колонне К-1 - измерение, регулиро-

вание.

2. Температура верха колонны К-1 - измерение, регулиро-

вание.

3. Температура на выходе печи П-1 - измерение, регулиро-

вание.

304

Рис. 19.19. Функциональная схема автоматизации процесса стабилизации нефти

4. Уровень в колонне К-1 - измерение, регулирование.

5. Уровень в ёмкости Е-1 - измерение, регулирование.

РЕЗЕРВУАР ТОВАРНОЙ НЕФТИ (рис. 19.20)

1. Температура в резервуаре - измерение.

2. Уровень жидкости - измерение, сигнализация, защита.

Рис. 19.20. Функциональная схема автоматизации резервуара

305

3. Уровень раздела фаз (нефть - вода) - измерение, сигнали-

зация, защита.

4. Задвижка на входе нефти - управление, состояние.

5. Задвижка на выходе нефти - управление, состояние.

6. Задвижка на выходе воды - управление, состояние.

•

УЗЕЛ ОПЕРАТИВНОГО УЧЁТА НЕФТИ (рис. 19.21)

1. Перепад давления на фильтрах - измерение, сигнализация.

2. Расход нефти в каждой измерительной линии - измерение.

3. Давление нефти в каждой измерительной линии - измере-

ние, сигнализация.

Рис. 19.21. Функциональная схема автоматизации узла оперативного учета

нефти

4. Температура нефти в каждой измерительной линии - из-

мерение.

5. Обводнённость нефти - измерение, сигнализация, защита.

Глава 20

СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ

ДОБЫЧИ И ПОДГОТОВКИ НЕФТИ

20.1. СТАНЦИИ УПРАВЛЕНИЯ СКВАЖИНАМИ

СТАНЦИИ УПРАВЛЕНИЯ ШГН

Современный подход к автоматизации процессов нефтедобы-

чи диктует жесткие требования к программно-аппаратным ком-

плексам контроля и управления штанговыми глубинными насо-

306

сами (ШГН). Это обусловлено истощением ресурсов нефтяных

пластов, высокой стоимостью электроэнергии, стремлением неф-

тяных компаний снизить затраты на ремонт скважин и более

эффективно использовать свой персонал.

Если раньше технические средства позволяли лишь периоди-

чески проводить измерения технологических параметров на

скважинах операторами при помощи переносных комплектов

оборудования, то стационарно установленные на месторождениях

современные контроллеры делают возможным непрерывный ав-

томатический контроль. Применительно к скважинам, эксплуа-

тируемым штанговыми глубинными насосами, это позволило по-

лучать динамограмму (зависимость усилия на полированном

штоке от перемещения точки подвеса штанг), ваттметрограмму

(зависимость потребляемой мощности от перемещения точки

подвеса штанг), а также динамический уровень, влияние газового

фактора, давление на устье скважины, суточную производитель-

ность скважины. При этом функции управления должны обеспе-

чивать дистанционное включение и отключение приводного

электродвигателя, аварийное отключение установки, периодиче-

ский режим эксплуатации, плавное регулирование частоты вра-

щения при помощи преобразователя частоты.

Известен целый ряд разработчиков и производителей кон-

троллеров и станций управления для установок ШГН. Среди

отечественных разработчиков можно выделить НПО «Интро-

тест» (Екатеринбург), НПО «МИР», (Омск), НПФ «Интек»

(Уфа), НПФ «Экое» (Уфа), НПФ «Шатл» (Казань) и др.

Использование современных интеллектуальных контроллеров

обеспечивает решение таких задач, как автоматизация работы

станка-качалки, оптимизация режимов работы оборудования,

оперативное выявление аварийных ситуаций и несоответствия

режимов эксплуатации оборудования, оперативная передача ин-

формации о состоянии объекта на пульт оператора по системе

телемеханики.

Системы телемеханики на сегодняшний день строятся,

как правило, с использованием радиоканала. Поэтому типичная

станция управления включает в себя контроллер, силовой

коммутатор для включения и отключения электродвигателя, ра-

диомодем и набор датчиков технологических параметров. От-

дельные станции управления имеют в своём составе преобразо-

ватели частоты для регулирования частоты вращения электро-

двигателя.

Для отечественных станций управления (СУ) ИНН харак-

терно отсутствие встроенных средств ввода/вывода информации

непосредственно на скважине - дисплеев и клавиатуры. Лишь

несколько типов СУ поддерживают управление частотным пре-

307

образователем (регулирование скорости вращения электродвига-

теля).

В качестве примера предлагается поподробнее остановиться

на характеристике станции управления ШГН МИР СУ-01, НПО

«МИР», г. Омск.

Станция управления ШГН с частотно-регулируемым приво-

дом МИР СУ-01 предназначена:

- для автономного, дистанционного или по алгоритму управ-

ления частотой вращения асинхронного электродвигателя станка-

качалки с короткозамкнутым ротором;

- для поддержания оптимального режима откачки при меха-

низированной добыче нефти штанговыми глубинными насосами;

- для защиты электропривода станка-качалки при аварийных

режимах работы.

Станция обеспечивает:

- плавный пуск привода станка-качалки (ограничение пуско-

вого тока при запуске);

- плавное регулирование частоты вращения электродвигателя

привода станка-качалки в диапазоне 0...1,2 N

B0M

, где N

BOM

- часто-

та вращения электродвигателя;

- оптимизацию режима работы нефтяной скважины;

- дистанционное управление работой станка-качалки

(вкл/выкл., изменение скорости электродвигателя, задание уста-

вок, параметров и т.д.);

- экономию потребляемой мощности за счёт оптимизации

частоты качания и точности балансировки механизма станка-

качалки;

- электронную защиту оборудования при аварийных ситуа-

циях;

- возможность интеграции в систему телемеханики и SCADA-

системы;

- точное определение разбалансировки механизма станка-

качалки (в %).

Дополнительные функциональные возможности станции

МИР СУ-01:

- управление в автоматическом и ручном режимах;

- автоматическое поддержание температуры в требуемых пре-

делах (обогрев/вентиляция);

- связь с системой телемеханики по интерфейсу RS-232/485 и

передача данных (/, U, Р, F

BbIX

, Г-щ,, аварии, уставки, % разбалан-

сировки, команды телеуправления и др.) в формате протокола

Modbus;

- возможность работы (в случае неисправности преобразова-

теля частоты) в режиме обычной станции с функциями

пуск/стоп/сброс;

308

- индикация рабочих параметров электродвигателя и преобра-

зователя частоты на ЖК-дисплее;

- возможность снятия блокировки сработавших защит;

- наличие местного освещения внутри станции;

- формирование и передача в систему телемеханики сигнала

«МЕХФОНД» о состоянии электродвигателя;

- управление частотой работы привода в зависимости от ве-

личины динамического уровня скважины.

Основные технические характеристики станции МИР СУ-01:

• Диапазон регулирования выходной частоты, Гц - 0,1...60;

0,1...100 (для соответствующего типа двигателя).

• Программируемое время разгона двигателя (от N = 0 до

H0M

), с - 12...300.

• Время задержки перезапуска при снижении напряжения се-

ти, с - 20...30.

• Виды автоматического защитного отключения - от пере-

грузки по напряжению, от перегрузки по току, от короткого за-

мыкания, от перекоса фазных напряжений, от перегрева двигате-

ля, от пониженного напряжения, от обрыва ремней станка-

качалки, от обрыва штанг станка-качалки.

• Диапазон температуры окружающего воздуха при эксплуа-

тации - от минус 40 до плюс 40 °С.

• Преобразователь частоты серии АПЧ-30.

• Контроллер станции МИР КТ-50.

Функции АПЧ-30 и МИР КТ-50:

- выполнение измерений по трем фазам тока и питающего

напряжения электродвигателя;

- вычисление в реальном времени активной мощности;

- построение графика потребляемой энергии в течение каж-

дого цикла качания с хранением графика в памяти контроллера;

- математическая обработка результатов измерения для опре-

деления состояний оборудования по ваттметрограмме;

- оперативное управление станком-качалкой по результатам

анализа рассчитанных параметров и состоянию датчиков.

СТАНЦИИ УПРАВЛЕНИЯ ПОГРУЖНЫМИ ЭЦН

Среди известных производителей станций управления ЭЦН

можно выделить:

- НПФ «Экое» (Уфа) - СУС-01, АСУС-02 (ШГН),

АСУПН-01 (ЭЦН);

- Нефтяная электронная компания (Полозна) - «НЭК-02»;

«НЭК-03», «НЭК-04», «НЭК-06», «НЭК-07» (ЭЦН);

- Ижевский радиозавод - ИРЗ-500 (ЭЦН);

309

- ЗАО Электон (Радужный) - Электон-05 (ЭЦН);

- ЗАО Триол (Москва) - АК06 (ЭЦН).

Все эти предприятия выпускают станции управления с преоб-

разователем частоты и возможностью плавного пуска и останов-

ки электродвигателя.

СТАНЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ ТРИОЛ АК06

•

Новая серия станций управления Триол АК06 является даль-

нейшим развитием серии АКОЗ. Станция управления предназна-

чена для управления и защиты приводного асинхронного элек-

тродвигателя погружных установок электроцентробежных насо-

сов добычи нефти и реализует:

• Управление приводом погружного электроцентробежного

насоса.

• Полный спектр защит погружного электродвигателя и тех-

нологического оборудования в аварийных режимах и нештатных

ситуациях.

• Оптимизацию режимов работы оборудования.

• Отображение и передачу текущей информации о состоя-

ния электроцентробежного насоса при помощи средств теле-

метрии.

Станция управления Триол АК06 обеспечивает:

- включение и отключение электродвигателя;

- работу электродвигателя в режимах «ручной» и «автома-

тический»;

- работу по задаваемой временной программе с отдельно про-

граммируемыми временами включенного и отключенного со-

стояния погружного электродвигателя (ПЭД);

- ручное управление частотой вращения двигателя с пульта

управления и дистанционное с диспетчерского пульта управ-

ления;

- автоматическое изменение выходной частоты по задаваемой

временной программе;

- плавный разгон и торможение ПЭД с заданным темпом;

- реверсирование электродвигателя;

- автоматическое включение электродвигателя с регулируе-

мой выдержкой времени при подаче напряжения питания;

- автоматическое поддержание заданного значения технологи-

ческого параметра (давления, динамического уровня);

- толчковый режим пуска электродвигателя (может быть ис-

пользован для расклинивания погружной установки);

- возможность пуска ПЭД при наличии турбинного вращения

насоса;

- определение производительности насосной установки;

310