Автоматизация технологических процессов методов повышения нефтеотдачи пластов

Маковеев О.П. (ООО «Корона-ТЭК)

Cпециалистам нефтегазового дела во всем мире известно, насколько сложно решаются проблемы, связанные с повышением нефтеотдачи пластов, интенсификацией добычи нефти. Они по-прежнему остаются актуальными, несмотря на то что, их пытаются решить уже на протяжении многих десятилетий. Использование передовых методов повышения нефтеотдачи и получение при этом наилучшей эффективности по-прежнему является задачей №1 для многих нефтедобывающих компаний. Все более широкое применение находят химические методы воздействия на пласт. Однако их эффективное применение требует точной дозировки хим реагентов, осуществления контроля за их подготовкой и закачкой в скважину, а также наличия дистанционного управления этим процессом.

Предприятие ООО «КОРОНА-ТЭК» специализируется на изготовлении оборудования, которое обеспечивает полную автоматизацию и контроль за технологическими процессами ПНП. Компания имеет свой конструкторский отдел, производственную базу. Вся продукция проходит испытания непосредственно в условиях заказчика. Разработка технологических комплексов для внедрения различных технологий ПНП по индивидуальному заказу, с учетом всех требований заказчика - это одна из основных задач компании. Автоматизация данных комплексов и процессов приготовления химических растворов существенно облегчает работу и сводит к минимуму человеческий фактор и значительно повышает качество производимых работ. Автоматизация применяется при изготовлении различных полимерно-глинистых растворов, гелей для гидроразрыва, изготовлении тампонажных растворов и т. п.

Выравнивание водопритока, полимерное заводнение пласта, как правило, применяется на старом фонде скважин с целью уменьшения обводненности и повышения нефтеотдачи. Комплекс установок КУДР (рис. 1) как раз предназначен для приготовления и закачки водного раствора жидких и сыпучих хим реагентов в эксплуатационные скважины с заданным расходом для реализации технологий повышения нефтеотдачи пластов выравнивания водопритока, полимерного заводнения. Рассмотрим автоматизацию систем управления на примере комплекса мобильных установок КУДР-1, произведенного нашим предприятием 12 лет назад для ОАО «Татнефть».

Комплекс установок КУДР

Передвижной комплекс КУДР-1 предназначен для приготовления растворов жидких и сухих химических реагентов в технической воде и закачки этих растворов в скважину для целей ПНП. Комплекс состоит из 4-х отдельных блоков (смесительный (Рис. 2) , насосный (Рис. 3), энергетический (Рис. 4), контроля и управления Рис.5), установленных в термостатированных фургонах.

Смесительный блок
Насосный блок
Энергоблок

Блок контроля и управления

Управление всем комплексом осуществляется с одного рабочего места оператора. Основное звено в системе управления - промышленный компьютер с цветным жидкокристаллическим дисплеем. Панель управления основными агрегатами, мнемосхема установки, отражает текущее состояние оборудования (включен - выключен) и значения следующих параметров технологического процесса (давление закачки, расход закачки, расход воды, концентрации по 2-м сухим и по 3-м жидким реагентам, текущий объем закачки, уровень жидкости в смесительной емкости. На дисплей выводятся сообщения о срабатывании той или иной блокировки, либо о выходе параметров закачки за заданные пределы для оперативного оповещения оператора. С помощью клавиатуры оператор может задать следующие требуемые параметры закачки: пять композиций, характеризующиеся объемом и пятью значениями концентраций химических реагентов каждая, расход закачки, заданный уровень жидкости в смесительной емкости. Электроприводы основных агрегатов комплекса – частотно-регулируемые. Применение частотно-регулируемого электропривода с одной стороны открывает широкие возможности автоматизации управления, а с другой – позволяет полноценно защитить агрегаты от различных видов перегрузок. Контроллер, размещенный в смесительном блоке, оснащен пультом управления и индикации. Этот пульт служит для управления частотными преобразователями приводов дозирующих устройств при их работе в режиме калибровки, для занесения в энергонезависимую память компьютера калибровочных характеристик. Кроме того, этот пульт позволяет управлять агрегатами и служит для контроля параметров технологического процесса оператором при его нахождении в смесительном блоке.

В установке реализованы следующие регуляторы: Регулятор расхода закачки готового раствора в скважину. Объект управления – поток технической воды, характеризующийся расходом, исполнительный орган – частотные регуляторы привода НВД (насоса высокого давления) УН12,54/20. Измеритель – электромагнитный расходомер, установленным на входе НВД.

Регулятор уровня жидкости в смесительной емкости. Предназначен для поддержания уровня в смесительной емкости при изменении расхода технической воды и производительности НВД. Объект управления - уровень жидкости в смесителе; исполнительный орган – управляемый кран высокого давления на водоводе; измеритель – ультразвуковой датчик уровня; заданный уровень в смесителе задается оператором с панели управления.

Автоматическое дозирование химических реагентов в процессе закачки осуществляется следующим образом. Перед началом работ производится калибровка дозирующих устройств на тех химических реагентах, которые будут использоваться при обработке скважины. Калибровка представляет собой экспериментальное снятие зависимости производительности дозатора от выходной частоты соответствующего преобразователя напряжения. Определение производительности дозаторов осуществляется при помощи секундомера и весов (для сыпучих реагентов) либо мерной емкости (для жидких реагентов) во всем диапазоне частот (от 0 до 50 Гц) с интервалом, например, 5 Гц. В системе управления предусмотрен ряд блокировок, которые выключают соответствующие агрегаты установки, либо установку в целом при выходе параметров работы агрегатов за допустимые пределы. К этим блокировкам относятся: контроль напряжения питания на диапазон 380 В + 10% - 15%; контроль давления закачки на максимум; контроль давления на входе НВД на минимум и максимум; контроль температуры электродвигателя НВД на максимум; контроль температуры смазки НВД на максимум; контроль давления смазки НВД на минимум; Контроль уровня в смесителе на максимум; контроль работоспособности частотных преобразователей.

Автоматизация установок КУДР.

На сегодняшний день наши установки оснащаются современными системами управления, позволяющие выполнять дозирование в автоматическом режиме и сохранять отчеты о технологических параметрах.

Графики технологических параметров полученные на основании сводной таблицы.