Дистанционное управление и мониторинг механизированной добычи нефти на базе роутеров Robustel

В статье рассказывается о бездатчиковой технологии — SALT (Sensor less Artificial Lift Technology) и о том, как роутер Robustel R3000-3P выполняет основной алгоритм управления в интеллектуальных станциях механизированной добычи нефти. Решение позволяет увеличить дебит нефти на 30% и сэкономить на электроэнергии до 15%.

Проблема малодебитных скважин

В России работает огромное количество нефтянных скважин, дающих менее 10 баррелей нефти в сутки. Таким скважинам необходим постоянный мониторинг и расчёт режима работы насосов. По оценкам экспертов, 95% таких малодебитных скважин в России не автоматизировано. А значит, человеческий фактор обуславливает дебит нефти ниже возможного максимума. Скважины становятся неоправданно дорогими в обслуживании и экономически невыгодными.

Например, только в Югре 12 000 таких скважин, некоторые из них под угрозой консервации. Тем не менее в 2015 году отбор из скважин с дебитом до пяти тонн в сутки составил 29,5 миллионов тонн нефти — это 12,17% годового уровня добычи округа. В случае остановки всех малодебитных скважин годовая добыча по округу составила бы не 243 миллиона тонн, а 213,5 миллионов, что, в свою очередь, обусловило бы сокращение доходов государства в размере 165 398 миллионов рублей.

Для примера, в той же Америке эксплуатируются скважины с дебитом одна тонна в сутки. Вопрос в экономической целесообразности. Поэтому важно, чтобы затраты на обслуживание скважин снижались.

Именно американскими учеными была разработана и запатентована уникальная технология бездатчиковой механизированной добычи нефти SALT (Sensor less Artificial Lift Technology), которая позволила создать первую интеллектуальную станцию управления, способную автоматически, без участия человека, выбирать оптимальный режим работы для данного насоса и данной скважины. Ее производство и внедрение в России осуществляется компанией ООО «Мирол».

Одна станция заменяет работу одной бригады на объекте, окупается в течение года и увеличивает дебит нефти на 30%.

Как это работает?

Алгоритм при помощи математических вычислений в режиме реального времени пересчитывает значение нагрузки на валу электродвигателя, соответствующее 100% заполняемости насоса. SALT самостоятельно устанавливает скорость работы насоса, выравнивая отбор жидкости с притоком, поддерживая минимальный динамический уровень. Дебит нефти в скважине, в среднем, увеличивается на 30%.

Роутеры Robustel R3000-3P, поставленные компанией «ЕвроМобайл» считывают информацию с преобразователя частоты (который управляет насосом), обрабатывают данные в соответствии с заложенным алгоритмом (который разработан специалистами Мирол), и далее передают эти данные по беспроводному каналу в диспетчерский центр — это позволяет осуществлять дистанционную настройку, мониторинг и управление. А также в соответствии с этим алгоритмом изменяют некоторые параметры частотного преобразователя для эффективного управления насосом.

Таким образом, роутер Robustel R3000-3P «мозг» насосной станции, центральный узел системы, который выполняет основной алгоритм управления.

Компания Мирол выбрала именно эту модель, т.к она может работать при низких температурах, в нее можно интегрировать алгоритмы разработанные заказчиком и в ней заложены необходимые интерфейсы.

Роутер подключается к частотному преобразователю, работой которого он управляет. Интегрирован непосредственно в шкаф автоматизации вместе с остальными узлами. Передача информации от станции управления в диспетчерский пункт осуществляется по беспроводному каналу GSM/GPRS. На рис. 1. схема подключения и передачи данных.

Интеллектуальная станция

Шкаф управления насосной станции крепится к вертикальной поверхности в 4 точках и требует подключения питания 380В, кабеля от электродвигателя насоса и установки одного дискретного датчика (клеммная коробка вынесена на боковую стенку — шкаф открывать не нужно).

Для того чтобы задать системные параметры во время исходной настройки, вам потребуется не более 15 минут. Базовые данные и элементы управления отчетливо отражаются на дисплее, расположенном на передней поверхности устройства, что обеспечивает постоянный доступ к информации о состоянии системы. Меню полностью русифицировано и имеет удобную систему подсказок. Для запуска станции достаточно лишь занести прямо с панели управления параметры электродвигателя. Передаточное число редуктора станция рассчитывает сама. После чего преобразователь частоты проведет автоадаптацию (самостоятельно получит необходимые данные о двигателе для надежной работы) и будет готов к запуску. Для того, чтобы станция путем периодического изменения скорости вращения электродвигателя снижала нагрузку на механические части станка-качалки потребуется настройка с использованием обычного ноутбука и бесплатного программного обеспечения

Практическая польза от внедрения

Компания «ЕвроМобайл» для станций управления механизированной добычи нефти поставила 280 роутеров. Первые станции с роутереми Robustel R3000-3P заработали на объектах АО «Эмбамунайгаз» в Казахстане в ноябре 2015 года.

Заказчик — компания АО «Эмбамунайгаз», в которой реализуется пилотный проект по внедрению станций управления на месторождении Уаз сообщает: «Уаз — это небольшое месторождение, введённое в эксплуатацию в 2007. В рамках концепции оно оборудовано станциями управления. То есть, из скважины поступает нефть, и мы насосом ее выкачиваем на поверхность. Если ранее наши качалки работали бесперебойно и при этом потребляли огромное количество электроэнергии, то с учетом станций управления мы значительно экономим. Если нет притока нефти, то скважина стоит».

Как отметил глава РД КМГ Курмангазы Исказиев, предварительные расчеты показывают, что за счет внедрения интеллектуального месторождения, добыча нефти увеличилась на 3%, а потребление электроэнергии сократилось от 15 до 30%.

Также сообщается, что компания планирует продолжить работу по внедрению интеллектуальной концепции на других месторождениях. «Мы планируем внедрить концепцию на Блоке 3 месторождения Узень и посчитали, что за пять лет, с 2016 по 2021, дополнительная добыча в пределах данного блока составит 1,1 млн тонн», — сказал Курмангазы Исказиев.

Интерфейсы программы удаленного мониторинга

Система удаленного мониторинга	Параметры скважины
Динамограмма	Абсолютное заполнение насоса

Статья опубликована в журнале «ИСУП» № 4(64)_2016