Презентация «Нефтепромысловое подразделение

Нефтепромысловое
подразделение
Автоматизация
© 2010 Lufkin Industries, Inc.
Автоматизация
Продукты и услуги
© 2010 Lufkin Industries, Inc.
Механизированная добыча
MCP - Стандартный
MCP – Встроенный SAM WM
SAM WM – RPC
SAM VSD -RPC
SAM WM – IWC
SAM WM – IWC BHP
SAM WM – PCP
SAM VSD – PCP
Система управления
SAM WM – плунжер
Управление штанговым насосом - RPC
© 2010 Lufkin Industries, Inc.
Системы балансирных насосов
Коромысло
Традиционный
балансир
Балансир MK
II
Низкопрофильный
© 2010 Lufkin Industries, Inc.
В мире установлено свыше 70,000
систем SAMS!
Глубинная и поверхностная
динамограмма
Полностью заполненный насос
Насос не заполнен («опорожнение»)
Выбор SAM – Преимущества
автоматизации
• Снижение энергопотребления
– КВт на баррель
• Снижение затрат на ремонт и
техобслуживание
– Увеличение срока службы
оборудования
• Увеличение добычи
– Снижение простоев
• Больше информации о скважинах
• Повышение эффективности работы
персонала
© 2010 Lufkin Industries, Inc.
20%
25%
1-4%
Снижение энергопотребления на 40%
17000
12000
7000
2000
KWH/DAY
Ju
l-0
0
Au
g00
Se
p00
O
ct
-0
0
N
ov
-0
0
D
ec
-0
0
Ja
n01
Fe
b01
M
ar
-0
1
Ap
r01
M
ay
-0
1
Ju
n01
KWH/DAY
Seneca Resources Corp.
Ellis Meter Electric Power Usage
90 Well Pump Off Controller Installation
Month
© 2010 Lufkin Industries, Inc.
© 2010 Lufkin Industries, Inc.
Выбор системы управления:
преимущества для проекта
Проект
Экономия
электроэнергии
Снижение
отказов
Увеличение
добычи
Ингелвуд
20%
20%
4%
Лост Хиллс
19%
48%
14%
Мидуэй
31%
23%
3%
Элк Хиллс
39%
25%
17%
© 2010 Lufkin Industries, Inc.
Выбор системы управления –
Новая технология
© 2010 Lufkin Industries, Inc.
SAM с датчиком эффекта Холла и
тензометром
© 2010 Lufkin Industries, Inc.
Неточное измерение положения
инклинометром
Using Inclinometer
Tubing movement
not shown
Inaccurate/Misleading
Pump Fillage
Copyright© 2007 Lufkin Automation
17
Непрерывный анализ и управление
скважиной
• В типовой системе управления данные по
скважине и поверхностные динамограммы
записываются несколько раз в день, после чего
выполняется анализ.
• При установке системы SAM Well Manager, если
скважина работает в режиме 10 ходов в минуту,
что соответствует 14400 ходам в сутки, система
SAM анализирует и управляет работой скважины
в течение каждого хода, защищая ваш объект с
применением передовых функций сигнализации
и управления.
Copyright© 2007 Lufkin Automation
18
“Анализ” каждого хода насоса дает
реальные преимущества
• Система SAM позволяет получить ответы на многие
вопросы автоматически, без затрат времени и
дополнительного анализа на компьютере:
– Одновременная выдача скважинных и поверхностных карт
– При каждом ходе вычисляется заполнение глубинного
насоса
– При каждом ходе вычисляется нагрузка на жидкость
– Данные испытаний скважины, собираемые системой SAM
(дебиты по нефти, газу и воде)
– Давление на входе в насос рассчитывается на скважине
Copyright© 2007 Lufkin Automation
19
Прочие уникальные особенности системы SAM WELL
MANAGER
• Выпущена новая версия программного обеспечения со всеми функциями
– Возможность обновления
– Заказчик может внедрять новое ПО без замены чипа
• Готов к применению с приводами регулируемой скорости
• Хранение данных и тенденций за 60 суток
– эксплуатационная информация за 60 суток
– продолжительность рабочих циклов за 60 суток
– тенденции пиковой и средней нагрузки на шток за
60 суток
– Модуль детальной статистики для контроля всех
сигналов тревоги, может быть настроен
пользователем – данные за 60 суток
– Контроль ряда процессов
– Функции учета ходов поршня и объемов откачки
• Может выполнять расчеты для измерения газа по стандартам AGA-3 и
NX-19 при условии присоединения надлежащих устройств.
• Функции учета ходов поршня и объемов откачки для контроля срока
эксплуатации
• Очень мощная расширенная конфигурация ввода-вывода и логика
Copyright© 2007 Lufkin Automation
20
SAM совместим с большинством пакетов ПО для систем
SCADA
• Передает до 115.2 K данных с подтвержденной
надежностью свыше 98%
• Непатентованный протокол Modbus обеспечивает
легкость интеграции с любой программной системой
главного компьютера.
• Обменивается данными с сервером Matrikon OPC
• Передача управляющих данных по протоколу Modbus
– Выполняет функции устройства управления подчиненными
устройствами, может обеспечивать управление такими
устройствами как приводы с регулируемой скоростью,
Motorsavers, программируемые устройства закачки реагентов
– Не требует замены ПО, настраивается пользователем
Copyright© 2007 Lufkin Automation
21
В настройку системы SAM входит база данных наиболее
известных моделей насосных установок
Copyright© 2007 Lufkin Automation
22
Монтаж
© 2010 Lufkin Industries, Inc.
Тензометры полированного штока
• Лучшее решение для
обеспечения точности
• Предварительно
откалиброваны
• Нагрузки не меняются
под действием
температуры
• Легко
устанавливаются без
сварки
© 2010 Lufkin Industries, Inc.
Гибкие шланги MKII
© 2010 Lufkin Industries, Inc.
Датчики эффекта Холла
• Магниты и считывающие устройства устанавливаются на
валу двигателя и кривошипа насоса
• Регистрируется число оборотов двигателя на один ход
• Это число делится на 360°, чтобы получить градусы
поворота кривошипа насоса при каждом обороте
© 2010 Lufkin Industries, Inc.
Карты поверхностных измерений
Где указать уставку на карте поверхностных
измерений?
© 2010 Lufkin Industries, Inc.
Пример 2
© 2010 Lufkin Industries, Inc.
Пример 3
© 2010 Lufkin Industries, Inc.
Неопределенность поверхностных
измерений
• Установка Mark II
• Установка с воздушным
балансиром
• Традиционная
установка
© 2010 Lufkin Industries, Inc.
От поверхностных измерений к
динамограмме насоса
© 2010 Lufkin Industries, Inc.
Анализ карты поверхностных
измерений
Все карты
показывают
полное
заполнение
насоса
Copyright© 2007 Lufkin Automation
Какая из
этих карт
показывает
полное
заполнение
насоса?
32
Ошибка расчета заполнения насоса по
карте поверхностных измерений
Установка Lufkin RM640-305-168
Конструкция штанги API 86
Насос диам. 1-1/2 дюйма на
глубине 6650 футов
7.18 ходов в минуту
Процент заполнения насоса по карте поверхностных измерений = (104 \168) * 100 = 62%
Процент заполнения насоса по карте насоса= (127 \157) * 100 = 81%
Copyright© 2007 Lufkin Automation
33
Легко определить условия в
скважине
Copyright© 2007 Lufkin Automation
34
Диаграммы забойных насосов
© 2010 Lufkin Industries, Inc.
Неточности в определении количественных
показателей
© 2010 Lufkin Industries, Inc.
Расчет суточной производительности по
данным SAM
Дополнительные
данные
гидродинамических
испытаний SAM
- традиционные
испытания
скважины
Copyright © 2007 Lufkin Automation
37
Менеджер скважины – больше чем контроль за
откачкой
% продолжительности рабочего цикла, проверка состояния
клапанов, измеритель дебита скважины
Обеспечивает сохранение динамограмм
Автоматическое определение времени вынужденного
простоя
Функции учета ходов поршня и объемов откачки
CBM и газовые скважины – блокировка автоматики
регулирования потока газа
Парафин / минеральные отложения – планирование
мероприятий по очистке
Функции дистанционной передачи данных – прочие
средства управления или мониторинга
Вопросы безопасности - H2S, утечка из корпуса сальника
© 2010 Lufkin Industries, Inc.
Анализ в реальном масштабе времени
(по показанию датчика механической нагрузки)
Длинна хода поршня на поверхности
Поверхностная диаграмма
Общая длина хода
поршня в скважине
Нагрузка на жидкость
Диаграмма забойного
насоса
Чистая длина хода
поршня в скважине
(по данным эффектов Холла)
Copyright© 2007 Lufkin Automation
39
Отзыв заказчика по SWT
Copyright© 2007 Lufkin Automation
40
Прогноз производства на базе
гидродинамических испытаний
• На поверхности
• В скважине
– Описать ход работ
Примечание: «Прогнозная» часть начального потенциального дебита
скважины определяется эффективной длиной хода поршня насоса.
© 2010 Lufkin Industries, Inc.
Аналитический инструмент – проверка
работы клапанов
© 2010 Lufkin Industries, Inc.
Максимальное удобство для оператора –
рабочий цикл продолжительностью 60 дней
© 2010 Lufkin Industries, Inc.
Привод SAM с регулируемой частотой
вращения
• Высокая точность регулирования скорости
вращения
• ВОЗМОЖНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ СОВМЕСТНО
С ПРИВОДАМИ РОССИЙСКОГО
ПРОИЗВОДСТВА
Выходная частота вращения меняется в
зависимости от процента заполнения по
данным диаграммы забойного насоса.
• Стандартная аварийная сигнализация SAM для
модуля устьевого оборудования, А ТАКЖЕ
отслеживание неисправностей! Аварийная
сигнализация частотно-регулируемого привода
и контроль неисправностей в целях
обеспечения максимальной защиты насосной
системы в пределах параметров рабочей
нагрузки.
• Простота настройки / программирования
© 2010 Lufkin Industries, Inc.
Возможность программирования всех
параметров контроля откачки и работы
частотно-регулируемого привода посредством
единого интерфейса.
Работа частотно-регулируемого
привода SAM
• Регулирование частоты вращения в зависимости от уровня
заполнения насоса
– Выходная частота вращения меняется в зависимости от
процента заполнения по данным диаграммы забойного
насоса
• Мониторинг нарушения условий безопасности и отключение
насоса, либо переход на пониженные обороты (по усмотрению
оператора)
• Начало работы на запрограммированных начальных оборотах
• Увеличение / снижение оборотов на каждом ходу поршня по
мере необходимости для соответствия притоку скважины
• Возможность программирования задержки хода поршня при
смене частоты оборотов
Copyright© 2007 Lufkin Automation
45
Алгоритм соотношения нагрузки в зависимости
от степени заполнения насоса
Copyright © 2007 Lufkin Automation
46
Типовая схема установки частотнорегулируемого привода
© 2010 Lufkin Industries, Inc.
Менеджер скважины – внутрискважинный
частотно-регулируемый привод
© 2010 Lufkin Industries, Inc.
Различные условия применения – необходимость
использования частотно-регулируемого привода
• Обеспечение соответствия объёмной
производительности насоса
условиям залегания
пласта-коллектора
• Снижение нагрузки на штанги
• Снижение напряжения штанг
• Снижение величины бокового
смещения штанг
• Увеличение производительности
• Снижение затрат на техобслуживание
• Снижение затрат на энергоснабжение
© 2010 Lufkin Industries, Inc.
Винтовой насос
Регулирование
производительности
Регулировка частоты
оборотов
Блокировка автоматики
крутящего момента
Оптимизация
производства
© 2010 Lufkin Industries, Inc.
Регулирование производительности винтового
насоса
Цель: Снижение возможности
досрочного выхода насоса из строя
Наиболее распространенной причиной
отказа является повреждение статора в
результате опорожнения насоса.
• Причины:
– Закупоривание или ограничение пропускной
способности впускного отверстия
– Недостаточный или непостоянный приток флюида
– Скорость вытеснения насоса превышает скорость
притока
© 2010 Lufkin Industries, Inc.
Принцип – конструкция контроллера
• Теория автоматического регулирования контроллера винтового
насоса заключается в оптимизации производительности скважины
без опорожнения насоса или проблем, связанных с крутящим
моментом.
• Такой тип управления достигается путем использования
запатентованного алгоритма, разработанного компанией Lufkin
Automation, контролирующего расход скважины и задающего
необходимые обороты насоса при помощи привода с
регулируемой частотой вращения.
• Специальный блуждающий алгоритм непрерывно обеспечивает
наибольшую производительность и одновременно защищает
насосную систему от опорожнения.
• Любые нарушения крутящего момента блокируют механизмы
регулирования объёма добычи.
© 2010 Lufkin Industries, Inc.
Клинометр
© 2010 Lufkin Industries, Inc.
Метод управления
© 2010 Lufkin Industries, Inc.
Требуемое оборудование
• Контроллер винтового насоса SAM
• Привод с регулируемой частотой
вращения - крутящий момент на
выходе и частота оборотов на входе
• Расходомерный датчик
• Датчик частоты оборотов
© 2010 Lufkin Industries, Inc.
Системы диспетчерского управления и сбора
данных SCADA
Ваш Участок
Ваш ПК
EFM-модуляция
Сотовая
система передачи
данных с
пакетной
коммутацией
Центр управления данными
Контроллер плунжерного
подъемника
Интернет
Хост-ПК 1
Компримирование
газа
Радио
Хост-ПК 2...
Интернет
Контроллер
опорожнения
Спутник
Хост-ПК N
Хранилище данных
Датчики уровня
резервуаров
Наземная линия / микровзрыв
© 2010 Lufkin Industries, Inc.
Средства связи
• Радиосвязь
С фиксированной
частотой
Широкополосная
• Кабельная связь
• Спутниковая связь
• Сотовая связь
© 2010 Lufkin Industries, Inc.
Программное обеспечение XSPOC SCADA
© 2010 Lufkin Industries, Inc.
Групповой статус – выполните двойной щелчок
клавишей мыши на колонке для сортировки данных
Экран обзора диаграммы XSPOC
Экран статуса винтового насоса
© 2010 Lufkin Industries, Inc.
Программное обеспечение САПР SROD
* DIAG – программа для анализа пучков
Вопросы и ответы