CC BY
33
НАСОСЫ
PUMPS
3/Н (64) май 2008 г. ЭКСПОЗИЦИЯ
Решение проблемы повышения эффективности разработки месторождений с трудноизвлекаемыми запасами связано с созданием новых и усовершенствованием существующих физико-химических методов, обеспечивающих более полное извлечение нефти и уменьшение объемов добычи попутной воды.
АВТОМАТИКА
ДЛЯ СИСТЕМ ПОДДЕРЖАНИЯ ПЛАСТОВОГО ДАВЛЕНИЯ
С.В. ЖИТОВ к. т. н., коммерческий директор ЗАО «Уралтехмаркет» г. Екатеринбург
Н.А. СЕМЕНОВ начальник сектора серийной продукции ЗАО «Уралтехмаркет»
Одним из способов решения проблемы повышения эффективности разработки месторождений с трудноизвлекаемыми запасами является поддержание пластового давления (ППД), которое осуществляется на отдельных участках нефтяного месторождения путем нагнетания воды в скважины, переведенные из добывающего фонда или дополнительно пробуренные для этой цели.
Система поддержания пластового давления состоит из системы нагнетательных скважин, системы трубопроводов и распределительных блоков, кустовой насосной станции (КНС) по закачке агентов в пласт нефтяного месторождения. Основа КНС - это насосный агрегат и его система управления. В последнее время все большее применение находят плунжерные насосные агрегаты с частотнорегулируемым приводом.
Система ППД обеспечивает: - необходимые объемы закачки воды в пласт и давления ее нагнетания по скважинам, объектам разработки и месторождению в целом в соответствии с проектными документами; • подготовку закачиваемой воды до кондиций (по составу, физико-химическим свойствам, содержанию мех примесей, кислорода, микроорганизмов), удовлетворяющих требованиям проектных документов;
• проведение контроля качества водоси-стемы ППД, замеров приемистости скважин, учета закачки воды как по каждой скважине, так и по группам, пластам и объектам разработки и месторождению в целом;
• герметичность и надежность эксплуатации системы промысловых водоводов, применение замкнутого цикла водопод-готовки и заводнения пластов с использованием сточных вод;
• возможность изменения режимов закачки воды в скважины, регулирование процесса вытеснения нефти к забоям добывающих скважин.
Необходимым для работы в системах ППД требованиям удовлетворяет выпускаемая более 4-х лет ЗАО «УРАЛТЕХМАРКЕТ» система управления насосным агрегатом (СУНА).
СУНА предназначена для автоматического управления плунжерным насосным агрегатом и его вспомогательным оборудованием. За последний (2007) год нами было выпущено и запущено более тридцати систем управления для плунжерных насосных агрегатов производства ООО «Буланашский машиностроительный завод». Эта система управления отвечает самым современным требованиям, предъявляемым к АСУ ТП. Благодаря надежным и современным комплектующим, а также современной ►
AUTOMATIC CONTROLS FOR THE SYSTEMS WHICH MAINTAIN THE FORMATION PRESSURE
The resolution of the problem of improving the efficiency of development for the oilfields where the oil reserves are difficult to extract requires creating new physical and chemical methods and improving the existing ones which make sure that oil is extracted completely and the associated water production volumes are reduced.
Under the conditions of lay-by-layer and zone heterogeneity of the formations, one of the ways of intensifying oil production is selective flooding which helps rationalize the use of injected water energy and take into account the nature of heterogenetty of the structure under development. The key feature of the above mentioned method consists in the fact that wells with improved productive characteristics and a good hydrodynamic link with the surrounding wells are used as injecting wells. Pocket-like water-flooding is based on maintaining the formation pressure which is done in certain areas of the oilfield by pumping water into the wells taken from the production stock or drilled additionally for this purpose. Pocket-like targeted impact allows the direction of the flow to be changed in a controlled way and the pressure drops between the lines of pumping and liquid collection to be increased for the purpose of displacing oil more completely from the less permeable areas of the formation.
At the first phase of introduction of these technologies, the technical facilities were prepared and developed: high pressure pumps became available, various devices to account for the agent injected became accessible, a block diagram of the formation pressure maintenance system took shape.
The formation pressure maintenance system ensures:
• necessary volumes of water injected into the formation and its injection pressure for the wells, projects under development and the oil field as a whole in accordance with the project documents;
• conditioning the water to be injected (in terms of its composition, physical and chemical properties, mechanical impurities content, oxygen content, microorganisms) to satisfy the requirements of the project documents;
• running quality checks of the waters for the formation pressure maintenance system, taking readings of the well injection capacity, accounting for water injection for each well as well as for groups, formations and projects under development and the oil field as a whole;
• tightness and reliability of operation of the oil field water piping, using the enclosed cycle of water preparation and flooding the formations utilizing water wastes;
• capability of changing the conditions of water injection into the wells, adjusting the process of displacing oil towards the bottomholes of the producing wells.
The pump unit control system (SUNA), which has been in product line of ZAO «URALTECHNMARKET» for more than 4 years, meets the requirements of the operation as part of the formation pressure maintenance systems. SUNA is designed to control automatically the
ЭКСПОЗИЦИЯ 3/Н (64) май 2008 г.
НАСОСЫ
PUMPS
plunger pump unit and its auxiliary equipment. In the past year (2007) we produced and started up more than thirty control systems for the plunger pump systems manufactured by OOO «Bulanashsky Engineering Works». This control system satisfies the most modern requirements applicable to the automatic control system (computer aided production process). Thanks to reliable and modern components as well as to modern assembly techniques, SUNA has distinguished itself as a trouble-free control system. The control system has an archiving feature for the pump unit parameters which allows not only the accounting to be done but, also, should the pump unit fail, it allows the cause of the failure to be rapidly and correctly identified and measures, aimed at eliminating its recurrence, to be taken.
The SUNA application is especially effective in the cyclic flooding technology which contemplates creating periodic pressure variations within the formations by changing the water injection volumes. In this respect, the operation of the flooding system should provide for the necessary periodic variations while maintaining the average injection volumes.
SUNA TECHNICAL SPECIFICATIONS:
The control system is meant to control the plunger pump unit, capacity 55..400 kW and the auxiliary systems of the group pump station. The pressure in the pressure line can reach 35 MPa, while the supply (delivery rate) is 90 cubic m per hour.
The control system performs the following functions:
• automatic st art-up and shutdown of the pump unit equipment according to appropriate algorithms;
• automatic shutdown, according to appropriate algorithms, of the pump unit equipment in emergency situations, ascertaining the root cause of the emergency situation and issuing appropriate message to the operator's panel;
• automatically maintaining the pre-set pressure at the discharge by changing the motor rpm;
• opening and closing, at the proper time, the electric valves at the entry and exit of the pump unit;
• turning on and turning off the make-up pump unit
• turning on and turning off the oil pump of the pump unit;
• turning on and turning off the utilization tank pump;
• turning on and turning off the oil cooling;
• turning on and turning off the heating and the lighting;
• turning on and turning off the exhaust ventilation in case there is a high level of fume contamination in the antenna tuning unit premises or a high temperature in the BUNA premises;
• archiving the parameters of the pump unit with the capability of reflecting them as a function of time.
The control system does not require constant monitoring on the part of the maintenance personnel as it automatically maintains the pre-set pressure in the pressure line or some other set parameter (flow rate, level ,etc.). When complete with the upper level or integrated into the existing one, the operator is in a position to monitor and control the pump units from his automated workplace.
Thanks to the use of color graphics sensory operating panel with the self-explanatory Russian menu, the maintenance personnel has no difficulty in adjusting and starting up the control system without the participation of the manufacturing plant's representatives. The frequency converter manufactured by Danfoss (Denmark), specially selected for this type of load, is designed to control the main electric motor of the pump unit which ensures the smooth start-up and shutdown of the electric motor as well as manual and automatic adjustment of the electric motor rpm.
Terminal boxes and a set of cables with connectors are meant for communication between the pump unit control module and the pump unit module, if the SUNA and the pump unit are located in different modules. When the equipment is started up and commissioned, all the components of the system are connected via ready cables with connectors which do not require installation and soldering. This cuts back on installation time and eliminates errors.
методике сборки, СУНА зарекомендовала себя как безотказная система управления. В системе управления ведется архивация параметров насосного агрегата, что позволяет не только вести учет, но и при выходе из строя насосного агрегата быстро и достоверно определить причину выхода из строя и принять меры к исключению ее повторения.
Применение СУНА особенно эффективно в технологии циклического заводнения, которое предусматривает создание периодических колебаний давления в пластах изменением объемов закачки воды. В связи с этим работа системы заводнения должна обеспечить необходимые периодические колебания при сохранении средних объемов закачки.
ТЕХНИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ СУНА:
Система управления предназначена для управления плунжерным насосным агрегатом мощностью 55...400 кВт и вспомогательными системами МКНС. Давление в напорной линии может достигать 35 МПа, а подача - 90 м3/час.
Система управления выполняет функции:
• автоматического запуска и останова оборудования насосного агрегата по соответствующим алгоритмам;
• автоматического отключения по соответствующим алгоритмам оборудования насосного агрегата в аварийных ситуациях, определение первопричины аварийной ситуации и выдача соответствующего сообщения на панель оператора;
• автоматическое поддержание заданного давления на выкиде путем изменения оборотов главного двигателя;
• открытия/закрытия в нужные моменты времени электрозадвижек на входе и выходе насосного агрегата;
• включения/выключения подпорного насосного агрегата;
• включения/выключения маслонасоса насосного агрегата;
• включения/выключения насоса бака утилизации;
• включения/выключения охлаждения масла;
• включения/выключения отопления и освещения;
• включения/выключения вытяжной вентиляции в случае возникновения высокого уровня загазованности в помещении блока насосных агрегатов или высокой температуры в помещениях блока управления насосными агрегатами и блока насосных агрегатов;
• архивация параметров насосного агрегата с возможностью отображения в функции от времени.
Система управления не требует постоянного контроля со стороны обслуживающего персонала, так как автоматически поддерживает заданное давление в нагнетательной линии или какой-либо другой заданный параметр (расход, уровень и т.д.). Кроме того, при комплектации верхним уровнем или интеграции в существующий оператор полностью контролирует и управляет насосными агрегатами со своего АРМа.
Благодаря применению цветной цветографической сенсорно-чувствительной панели оператора с интуитивно понятным русифицированным меню обслуживающий персонал без затруднений способен настроить и запустить систему управления без участия представителей предприятия-изготовителя.
Специально подобранный для данного типа нагрузки преобразователь частоты производства Danfoss (Дания) предназначен для управления главным электродвигателем насосного агрегата, который обеспечивает плавный пуск и останов электродвигателя, а также ручное и автоматическое регулирование частоты вращения электродвигателя.
Клеммные коробки и комплект кабелей с разъемами предназначены для связи между собой блока управления насосным агрегатом и блока насосного агрегата, если СУНА и насосный агрегат располагаются в разных блоках. При пу-сконаладочных работах все компоненты системы соединяются готовыми кабелями с разъемами, которые не требуют монтажа и пайки. Это сокращает время монтажа и исключает ошибки. ■
