CC BY
31АВТОМАТИЗАЦИЯ
УДК 622.323+681.51
А.А. Сабиров1, e-mail: [email protected]; В.Н. Ивановский1, e-mail: [email protected]; И.Н. Герасимов1, e-mail: [email protected]; К.И. Клименко1, e-mail: [email protected]; Д.Н. Красноборов2, e-mail: [email protected]
1 РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина (Москва, Россия).
2 ООО «ЛУКОЙЛ-Пермь» (Пермь, Россия).
Программный комплекс «Автотехнолог» - элемент системы импортозамещения программного обеспечения для нефтяной промышленности России
Санкции, направленные против Российской Федерации, в области топливно-энергетического комплекса включают запрет на поставку и использование специального программного обеспечения, используемого российскими и зарубежными фирмами на территории России. В число санкционных программных комплексов попали и программы подбора и диагностики скважинных насосных установок.
Введение санкций заставило указанные структуры обратить внимание на российские разработки, одной из которых стал программный комплекс «Автотехнолог», созданный в РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина. Потребность в таких комплексах появилась в связи с переходом нефтяной промышленности на систему интенсификации добычи нефти, при которой увеличилась депрессия на пласт, резко возросло негативное влияние свободного газа и выносимых пластовой жидкостью механических примесей.
В настоящее время ПК «Автотехнолог» включает несколько блоков. Программа «Автотехнолог + Соль» работает в диалоговом режиме и позволяет проводить подбор и диагностику любых скважинных насосных установок для добычи нефти (установок электроприводных центробежных насосов, струйных насосов, штанговых насосов, винтовых насосов и т. д.). Программы «Автотехнолог + Энергия» и «Автотехнолог Менеджер штанговых насосов» работают в автоматическом режиме и предназначены для мониторинга работы механизированного фонда скважин, оборудованных установками электроприводных и штанговых насосов, а также для автоматизированного подбора оптимального варианта системы «пласт - скважина - насосная установка». Источником информации для работы данных программных комплексов являются технологический режим и базы данных нефтепромыслового оборудования.
Ключевые слова: импортозамещение, подбор скважинных насосных установок, диагностика, мониторинг, электроприводные насосные установки, струйные насосные установки, штанговые насосные установки, винтовые насосные установки, энергоэффективность.
A.A. Sabirov1, e-mail: [email protected]; V.N. Ivankovskiy1, e-mail: [email protected];
I.N. Gerasimov1, e-mail: [email protected]; H.I. Klimenko1, e-mail: [email protected]; D.N. Krasnoborov2, e-mail: [email protected]
1 Gubkin Russian State University of Oil and Gas (NRU) (Moscow, Russia).
2 LUKOIL-Perm LLC (Perm, Russia).
Software Package «Avtotehnolog» - An Element Of The Import Substitution System Software For The Oil Industry In Russia
The sanctions against the Russian Federation in the field of fuel and energy complex include a ban on the supply and use of special software used by Russian and foreign companies in the territory of Russia. Selection and diagnostics program for downhole pumping systems were among the sanction SW complexes.
Imposition of sanctions has forced these structures to draw attention to Russia's developments, including the software package «Avtotehnolog» created in Gubkin Russian State University of Oil and Gas (NRU).
The need for such complexes was due the transition of the oil industry to the stimulation of oil production system, where the depression in the formation has increased, negative influence of free gas and solids submitted by the formation liquid increased dramatically.
22
№ 11 ноябрь 2016 ТЕРРИТОРИЯ НЕФТЕГАЗ
Currently SW «Avtotehnolog» includes several blocks. The «Avtotehnolog + Salt» is interactive and allows selection and diagnosis of any downhole pumping systems for oil production (electric drive centrifugal pumps, jet pumps, sucker rod pumps, screw pumps and so on). Program «Avtotehnolog + Energy» and «Avtotehnolog Manager of rod pumps» are operating in automatic mode, and are designed to monitor the work of mechanized wells equipped with electrically and rod pumps, as well as for the automated selection of optimal variant of the «formation - well - pump unit» system. The source of information for software systems is the process mode and data base of oil-field equipment.
Keywords: import substitution, selection of downhole pumping systems, diagnostics, monitoring, electrically driven pump systems, jet pumping units, sucker rod pumping units, screw pumping units, energy efficiency.
Антироссийские санкции в области топливно-энергетического комплекса включают, в том числе, запрет на поставку и использование специального программного обеспечения. В число санкционных программных комплексов попали и программы подбора и диагностики скважинных насосных установок. До 2014 г. в российской нефтяной промышленности широко использовались программы SubPump, WeLLFLow, AutoGraf и др., с помощью которых нефтяные и сервисные компании проводили подбор скважинных насосных установок для добычи нефти по промысловым условиям. Нельзя сказать, что отечественные программные продукты сильно отличались по потребительским качествам от перечисленных программ, в связи с чем такие компании, как «Роснефть», «ЛУКОЙЛ», «Сургутнефтегаз», «Мегион-нефтегаз», «Татнефть», «Башнефть», а также сервисные компании «Ново-мет-Сервис», «РИМЕРА-Сервис» и некоторые другие и до введения санкций использовали отечественные программы подбора и диагностики скважинных насосных установок. Однако наряду с российскими часто использовались и зарубежные программы, а российские филиалы международных сервисных фирм («Шлюмберже», «Бейкер Хьюз» и др.) использовали только зарубежные программы. Также только с помощью зарубежных программ подбиралось оборудование для «морских» скважин. Введение санкций заставило указанные структуры обратить внимание на российские разработки. Одной из таких разработок стал программный комплекс
«Автотехнолог», созданный в РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина. Первые версии программы «Автотехнолог» появились в 1999 г. и были внедрены на скважинах Западной Сибири. С помощью этой программы подбирались установки электроприводных насосных установок: центробежных, диафрагменных и винтовых. Такая потребность появилась в связи с переходом нефтяной промышленности на систему интенсификации добычи нефти, при которой увеличилась депрессия на пласт, значительно возросло негативное влияние свободного газа и выносимых пластовой жидкостью механических примесей. Упрощенные методики подбора оборудования в осложненных условиях эксплуатации не позволяли проводить оперативно подбор оборудования, в связи с чем наработка до отказа скважинных насосных установок значительно снизилась. Применение ПО «Автотехнолог» и массовый выпуск износостойких установок электроприводных центробежных насосов (УЭЦН) с газосепараторами и диспергаторами позволили переломить ситуацию. В 2000 г. в ПО «Автотехнолог» появился блок подбора установок с газосепараторами, возможность визуализации скважины в 3D-координатах, табличная и графическая формы представления распределения по глубине скважины давления, температуры,количества свободного газа. Увеличение глубин спуска и длины насосных установок потребовало решения вопроса «геометрической вписыва-емости» оборудования в искривленные скважины, который был решен в 2001 г.
В этом же году ПО «Автотехнолог» получило блок подбора и расчета установок скважинных штанговых насосов. Этот блок позволял подбирать скважинные насосы, газовые якори, центраторы, скребки, определять напряжения в опасных сечениях колонны штанг, обеспечивать равнопрочность штанговых колонн, определять деформацию колонны штанг и истинные значения длины хода плунжера насоса. Начало использования ПО «Автотехнолог» в Республике Коми и в Пермском крае заставило разработать и внедрить в 2003 г. блок подбора винтовых насосов со штанговым приводом [1]. В этом же году в ПО «Автотехнолог» появился и блок подбора УЭЦН для работы в периодическом или циклическом режимах. Блок позволял с большой точностью рассчитывать глубины подвески оборудования, время накопления и откачки пластового флюида, изменение параметров пластового флюида на приеме насоса, рабочие параметры скважинного оборудования. Данные возможности ПО позволили нефтяникам провести масштабные работы по переводу малодебитных скважин с постоянной в циклическую эксплуатацию. Такой перевод позволил значительно снизить потребление электроэнергии, увеличить наработку до отказа. Необходимо отметить, что с самого начала использования ПО «Автотехнолог» позволяло определять мощностные показатели установок, а также потери мощности в различных узлах оборудования: в кабельных линиях, погружных электродвигателях (ПЭД), колонне
Ссылка для цитирования (for citation):
Сабиров А.А., Ивановский В.Н., Герасимов И.Н., Клименко К.И., Красноборов Д.Н. Программный комплекс «Автотехнолог» - элемент системы импортозамещения программного обеспечения для нефтяной промышленности России // Территория «НЕФТЕГАЗ». 2016. № 11. С. 22-26. Sabirov A.A., Ivankovskiy V.N., Gerasimov I.N., Klimenko K.I., Krasnoborov D.N. Software Package «Avtotehnolog» - An Element Of The Import Substitution System Software For The Oil Industry In Russia (In Russ.). Territorija «NEFTEGAZ» = Oil and Gas Territory, 2016, No. 11, P. 22-26.
TERRITORIJA NEFTEGAS - OIL AND GAS TERRITORY No. 11 november 2016
23
АВТОМАТИЗАЦИЯ
насосно-компрессорных труб (НКТ), в насосе. Долгое время эта способность была не востребована, однако начиная с 2007-2008 гг. практически все нефтяные компании России начали разрабатывать и применять на своих объектах элементы программы энергосбережения. Поскольку более 50-70 % всей потребляемой электроэнергии в нефтедобывающей промышленности приходится на механизированную добычу нефти, возможности ПО «Автотехнолог» в области энергоэффективного подбора оборудования (энергоэффективного дизайна) были высоко оценены нефтяниками.
Все указанное время в ПО «Автотехнолог» вносились усовершенствования, обеспечивающие удобство работы, уточнение расчетов. Постоянно пополнялась база данных (БД) оборудования, с которым программа могла работать, появилась возможность экспорта-импорта данных (как исходных, так и конечных) в промысловые БД нефтяных компаний: БД «Альфа» в Сургуте, БД «Нефтедобыча» в Мегионе, БД 0й1п^1^ет в компаниях «ТНК-ВР», «ЛУКОЙЛ», «Роснефть». Это позволило сократить время обработки информации, уменьшить количество ошибок, связанных с человеческим фактором.
Возможности определения энергетических потерь в скважинном оборудовании позволили с помощью ПО «Автотехнолог» и расчетного блока «Соль» решить и проблему определения опасных интервалов глубин с точки зрения солеотложения. Эта проблема все острее вставала с развитием интенсивного способа добычи нефти и при увеличении обводненности продукции скважин. Исследования показали [2], что до 50-70 % всех отказов установок ЭЦН в определенных условиях могут быть отнесены на солеотложение в центробежном насосе и на поверхности ПЭД. Блок «Соль» для работы в составе ПО «Автотехнолог» был разработан и представлен в 2007 г., долгое время «обкатывался» на объектах «ТНК-ВР», доказал свою работоспособность и эффективность, после чего стал широко применяться и в других нефтяных и сервисных компаниях.
Расширение технологий одновременно-раздельной добычи (ОРД) нефти потребовало создания блока подбора и расчета специального оборудования, предназначенного для работы в скважинах с несколькими продуктивными объектами. В программе появился блок подбора скважинных и шурфовых насосных установок для работы в системе поддержания пластового давления (ППД). Появление на рынке установок ЭЦН с одним погружным ЭД, двумя протекторами и двумя насосными секциями и отсутствие удобных методик подбора такого оборудования к скважинам привели к созданию блока подбора таких установок. Только после начала использования для подбора этих установок ПО «Автотехнолог» двусторонние УЭЦН начали эффективно эксплуатироваться в скважинах, в том числе в скважинах с боковыми стволами малого диаметра (БСМД).
Появление в арсенале нефтяников новых видов оборудования (малогабаритных УЭЦН 3- и 2А-габаритов; пред-включенных мультифазных ступеней и секций, насосных установок с канатными штангами, струйных насосных установок, насосно-эжекторных установок) было поддержано соответствующими блоками подбора и расчета этих видов оборудования, вошедшими в состав расширенного ПО «Автотехнолог».
В НАСТОЯЩЕЕ ВРЕМЯ ПО «АВТОТЕХНОЛОГ + СОЛЬ» ПОЗВОЛЯЕТ ОСУЩЕСТВЛЯТЬ:
1) подбор скважинного насосного оборудования с электроприводом (УЭЦН, УЭВН, УЭДН) для постоянной и циклической эксплуатации вертикальных, наклонно-направленных, горизонтальных скважин и скважин с БСМД; подбор и обеспечение оптимальных условий эксплуатации предвключенным устройствам (сепараторы и диспергаторы газа, муль-тифазные ступени и секции; фильтры и сепараторы механических примесей, «конические» вставки или секции ЭЦН);
2) подбор скважинных насосных установок возвратно-поступательного действия (с механическими приводами: СК, ПЦ и др.; с гидравлическими приводами), в том числе при ОРД, при эксплуатации БСМД, при использовании канатных штанг;
3) подбор скважинных насосных установок вращательного действия (штанговые винтовые насосы);
4) подбор скважинных струйных насосных и компрессорных установок, а также насосно-эжекторных установок типа «Тандем» (УЭЦН + струйный аппарат);
5) анализ работы скважинных насосных установок, работающих в нефтяных и водоподъемных скважинах (диагностика, определение основных рабочих параметров);
6) энергоэффективный подбор (дизайн) скважинных насосных установок с определением потерь энергии в каждом элементе оборудования;
7) подбор оборудования для ППД с помощью скважинных, шурфовых и горизонтальных центробежных насосных установок;
8) определение вероятности и интенсивности солеотложения при эксплу-
24
№ 11 ноябрь 2016 ТЕРРИТОРИЯ НЕФТЕГАЗ
атации скважин по узлам скважинно-го оборудования и по глубине самой скважины.
Диалоговый режим работы с программой подразумевает достаточно длительный и кропотливый процесс подбора, оценки разных вариантов, обоснованного выбора оптимального варианта (хотя полное время подбора оптимального варианта для работы системы «пласт - скважина - насосная установка» не превышает 5-10 минут на скважину). Однако проверка большого массива добывающих скважин на предмет их оптимальной работы (по критерию энергоэффективности, максимальной наработки до отказа, по максимальной добыче нефти и т. д.) с помощью программ, работающих в диалоговом режиме, будет занимать большое время и требовать использования значительного контингента специалистов. Поэтому для подобных работ с 2010 г. начала использоваться программа «Автотехнолог + Энергия». Данная программа предназначена для мониторинга работы механизированного фонда скважин, оборудованных
установками электроприводных насосов. Источником информации для работы данного программного комплекса являются технологический режим и БД нефтепромыслового оборудования. Указанная БД может быть составной частью ПК, а также может храниться в промысловой БД нефтяной или сервисной компании, которая обслуживает анализируемый фонд скважин. ПК «Автотехнолог + Энергия» базируется на тех же авторских методиках и моделях подбора и диагностики работы системы «скважина - насосное оборудование», которые были разработаны для ПО «Автотехнолог» и хорошо зарекомендовали себя за 15 лет использования данного ПО на объектах России, Казахстана, Азербайджана, Украины и некоторых других стран.
ВОЗМОЖНОСТИ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ «АВТОТЕХНОЛОГ + ЭНЕРГИЯ»:
1) программа работает в автоматическом и полуавтоматическом режиме;
2) подбор скважинного насосного оборудования с электроприводом (УЭЦН,
УЭВН, УЭДН) для постоянной и циклической эксплуатации вертикальных, наклонно-направленных и горизонтальных скважин с уклоном на достижение максимальной энергоэффективности скважины;
3) поузловой расчет потерь электроэнергии для фактического и нормированного (эталонного) режимов эксплуатации;
4) расчет можно производить по одной скважине, кусту и даже по всему месторождению за конкретный промежуток времени;
5) встроенный функционал автозамены отсутствующих данных;
6) поузловой расчет затрат энергии на подъем жидкости;
7) подбор УЭЦН, УЭВН, УЭДН по условиям минимальных удельных затрат электроэнергии с сохранением дебита жидкости; подбор «эталонного» оборудования для анализируемых скважин;
8) подбор ПЭД, кабельной линии;
9) определение оптимального режима откачки для постоянной и циклической (периодической) эксплуатации;
10) расчет НКТ;
КАЛЕНДАРЬ 2017
НЕФТЕГАЗОВЫЕ КОНФЕРЕНЦИИ
ЧЕРНОМОРСКИЕ НЕФТЕГАЗОВЫЕ КОНФЕРЕНЦИИ
OIL & GAS BLACK SEA CONFERENCES
12 лет проекту
22 - 25 марта г. Сочи
22 - 27 мая г. Анапа
18 - 23 сентября г. Анапа
| 16-21 октября I г. Сочи
] OilGas
conference
6-я Международная научно-практическая конференция СБОР, ПОДГОТОВКА И ТРАНСПОРТИРОВКА НЕФТИ И ГАЗА. ПРОЕКТИРОВАНИЕ, СТРОИТЕЛЬСТВО, ЭКСПЛУАТАЦИЯ ■ 2017
ОРГАНИЗАТОР:
НИГПО
ООО "НПФ "Нитпо"
12-я Международная научно-практическая конференция СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ КАПИТАЛЬНОГО РЕМОНТА СКВАЖИН И ПОВЫШЕНИЯ НЕФТЕОТДАЧИ ПЛАСТОВ. ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ - 2017
ОРГАНИЗАТОР:
НИТПО
ООО "НПФ "Нитпо"
ОРГАНИЗАТОРЫ
8-я Международная научно-практическая конференция СТРОИТЕЛЬСТВО И РЕМОНТ СКВАЖИН - 2017
НИТПО
Отраслевой журнал ООО "НПФ "Нитпо" "Нефтегазовая вертикаль"
5-я Международная научно-практическая конференция ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЕ МЕСТОРОЖДЕНИЕ: ИННОВАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ОТ СКВАЖИНЫ ДО МАГИСТРАЛЬНОЙ ТРУБЫ - 2017
ОРГАНИЗАТОРЫ
ООО "Издательский дом "Нефть. Газ. Новации4
НИТПО
ООО "НПФ "Нитпо"
(861) 212-85-85 ^ [email protected] (Р^ www.oilgasconference.ru
АВТОМАТИЗАЦИЯ
11) расчет фонтанной арматуры;
12) возможность вести подбор как по отечественным, так и по зарубежным производителям, совместно или раздельно;
13) возможность подбирать оборудование одного (комплектная установка) или разных производителей;
14) возможность использовать свой собственный склад оборудования. Для мониторинга фонда скважин, оборудованных штанговыми насосными установками,был разработан ПК «Автотехнолог - Менеджер штанговых насосов». Эта программа, как и «Автотехнолог + Энергия», обеспечивает анализ работы систем «скважина - насосная установка» на основе данных технологического режима, ди-намометрирования скважин и данных по используемому оборудованию (БД оборудования). Основой для расчетов и анализа являются методики, разработанные в свое время для подбора и диагностики СШНУ в рамках ПО «Автотехнолог + Соль».
ВОЗМОЖНОСТИ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ «АВТОТЕХНОЛОГ -МЕНЕДЖЕР ШТАНГОВЫХ НАСОСОВ»:
1) программа работает в автоматическом и полуавтоматическом режиме, имеет возможность проанализировать работу одной или нескольких скважин
(до 10 тыс.) за определенный промежуток времени работы;
2) подбор «эталонных» скважинных насосных установок возвратно-поступательного действия с гидроприводом, цепным приводом,стан-ком-качалкой; сравнение работы фактического и «эталонного» оборудования в системе «скважина -насосная установка»;
3) поузловой расчет потерь электроэнергии для фактического и нормированного (эталонного) режимов эксплуатации;
4) расчет можно производить по одной скважине, кусту и даже по всему месторождению за конкретный промежуток времени;
5) встроенный функционал автозамены отсутствующих данных;
6) возможность производить расчет как с заменой, так и без замены оборудования;
7) поузловой расчет затрат энергии на подъем жидкости;
8) подбор СШНУ по условиям минимальных удельных затрат электроэнергии с сохранением дебита жидкости;
9) построение фактической и теоретической динамограмм;
10) определение оптимального режима откачки для циклической или периодической эксплуатации;
11) подбор СК, колонны штанг;
12) определение оптимальной длины хода и числа качаний;
13) возможность вести расчет без замены оборудования, изменяя только параметры работы привода (СК);
14) возможность гибкой настройки замены, каждого элемента в отдельности или всех выбранных элементов установки.
ВЫВОДЫ
1. В России созданы программные комплексы подбора и диагностики нефтедобывающего оборудования, учитывающие все потребности российской нефтяной промышленности и обеспечивающие импортозамещение в данной области.
2. Российский ПК «Автотехнолог» способен работать практически с любыми видами скважинного нефтедобывающего оборудования, в то время как зарубежные аналоги имеют довольно узко направленную специфику (либо ЭЦН, либо СШНУ, либо ШВН и т. д.). Стоимость отечественных программных комплексов ниже, чем зарубежных аналогов, как при приобретении, так и при технической поддержке во время эксплуатации.
3. Российский программный комплекс «Автотехнолог» имеет отработанный блок импорта-экспорта данных в существующие и перспективные промысловые базы данных нефтяных компаний.
References:
1. Ivanovskiy V.N., Sabirov A.A., Frolov S.V. Bases of creation and operation of software and hardware complexes for selection and diagnostics downhole pumping systems for crude oil production. Neftepromyslovoe delo = Petroleum Engineering, 2000, No. 4. (In Russian)
2. Darischev V.I., Ivanovskiy V.N., Kashtanov V.S. and etc. Software package «Avtotehnolog» - universal tool for optimizing the «formation - well - pump unit» system. Territorija «NEFTEGAZ» = Oil and Gas Territory, 2006, No. 2, P. 12-17. (In Russian)
3. Ivanovskiy V.N., Sabirov A.A., Donskoy Yu.A., Yakimov S.B. Forecasting as a way to deal with salt deposits in wells equipped with an electric pumps. Neftianoe khoziaistvo = Oil Industry, 2009, No. 6, P. 73-75. (In Russian)
4. Ivanovskiy V.N., Sabirov A.A., Degovtsov A.V. and etc. Selection of the parameters of the jet pump upon the well parameters in the software package «Avtotehnolog». Territorija «NEFTEGAZ» = Oil and Gas Territory, 2015, No. 4, P. 26-30. (In Russian)
5. Sabirov A.A. Software systems for selection, optimization and monitoring of the mechanized equipment of oil wells. Neftegazovaia vertical = Oil and gas vertical, 2015, No. 19, P. 77-80. (In Russian)
Литература:
1. Ивановский В.Н., Сабиров А.А., Фролов С.В. Основы создания и эксплуатации программно-аппаратных комплексов подбора и диагностики скважинных насосных установок для добычи нефти // Нефтепромысловое дело. 2000. № 4.
2. Дарищев В.И., Ивановский В.Н., Каштанов В.С. и др. Программный комплекс «Автотехнолог» - универсальный инструмент для оптимизации работы системы «пласт - скважина - насосная установка» // Территория «НЕФТЕГАЗ». 2006. № 2. С. 12-17.
3. Ивановский В.Н., Сабиров А.А., Донской Ю.А., Якимов С.Б. Прогнозирование как способ борьбы с отложением солей в скважинах, оборудованных электроцентробежными насосами // Нефтяное хозяйство. 2009. № 6. С. 73-75.
4. Ивановский В.Н., Сабиров А.А., Деговцов А.В. и др. Подбор струйного насоса по параметрам скважины в программном комплексе «Автотехнолог» // Территория «НЕФТЕГАЗ». 2015. № 4. С. 26-30.
5. Сабиров А.А. Программные комплексы подбора, оптимизации и мониторинга работы оборудования механизированного фонда нефтяных скважин // Нефтегазовая вертикаль. 2015. № 19. С. 77-80.
26
№ 11 ноябрь 2016 ТЕРРИТОРИЯ НЕФТЕГАЗ
