СИСТЕМА ОБУСТРОЙСТВА КУСТОВОЙ ПЛОЩАДКИ ГАЗОВОЙ СКВАЖИНЫ

Полезная модель относится к области автоматизации газовых и/или газоконденсатных промыслов, кустов (групп) скважин, в частности к устройствам контроля параметров газовых и/или газоконденсатных скважин и предназначено для применения в местах добычи природных ресурсов.
Известна система обустройства кустовой площадки газовой скважины, содержащая входной патрубок, выполненный с возможностью подсоединения к выходному трубопроводу фонтанной арматуры газовой скважины, и выходной патрубок, между которыми размещены запорно-регулирующие устройства, в состав которых входит устройство подачи ингибитора, расходомер газа и регулирующее устройство дебита, в так же блок контроля и управления исполнительными узлами запорно-регулирующих устройств (см. каталог продукции НПО Вымпел «Автоматизация без ЛЭП, сервис без дорог», 2011 г.стр.4, копия прилагается).
Недостаток данной системы заключается в том, что обустройство газовой скважины ведется по месту ее расположения, сопровождается монтажными и сварочными работами, которые относятся к небезопасным. При этом существенно увеличивается время, необходимое для запуска скважины. Кроме того. функционирование такого обустройства возможно только при наличии централизованной подачи электропитания, что не всегда возможно при размещении обустройства в сильно удаленных зонах от линий подачи электроэнергии. А применение аккумуляторов не позволяет обеспечить длительное функционирование обустройства и требует постоянного контроля за состоянием аккумуляторов для их замены.
Настоящая полезная модель направлена на достижение технического результата, заключающегося в сокращении сроков запуска газовых скважин, повышении безопасности и сокращении времени на монтаж и регулировку системы обустройства кустовой площадки газовой скважины при обеспечении длительного срока функционирования в зонах, удаленных от централизованных линий подачи электроэнергиим.
Указанный технический результат достигается тем, что в системе обустройства кустовой площадки газовой скважины, содержащей входной патрубок, выполненный с возможностью подсоединения к выходному трубопроводу фонтанной арматуры газовой скважины, и выходной патрубок, между которыми размещены запорно-регулирующие устройства, в состав которых входит устройство подачи ингибитора, расходомер газа и регулирующее устройство дебита, а так же блок контроля и управления исполнительными узлами запорно-регулирующих устройств и устройство питания исполнительных узлов обустройства кустовой площадки и блока контроля и управления, устройство питания исполнительных узлов обустройства кустовой площадки и блока контроля и управления выполнено в виде автономного размещенного рядом с системой обустройства кустовой площадки возобновляемого источника энергии или комбинации таких источников, связанного с аккумуляторным блоком, выполненным с возможностью подсоединения к потребляющим электроэнергию узлам обустройства кустовой площадки, запорно-регулирующие устройства дополнительно включают в себя клапан отсечной, задвижку шиберную с гидроблоком управления запорным элементом этой задвижки и регулирующий клапан, при этом входной и выходной патрубки и размещенные между ними запорно-регулирующие устройства и блок контроля и управления смонтированы на общей раме.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.
Настоящая полезная модель поясняется конкретным примером исполнения, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения требуемого технического результата.
На фиг.1 - общий вид системы обустройства кустовой площадки газовой скважины.
Согласно настоящей полезной модели рассматривается модульная система обустройства кустовой площадки газовой скважины, решающая задачи обеспечения безопасности функционирования скважины 1, регулирование дебита и осуществление контроля, при этом функционирование может осуществляться в режиме удаленного доступа без участия оператора непосредственно у блока управления и в режиме возобновления источника питания за счет использования природных явлений.
Система обустройства кустовой площадки газовой скважины содержит входной патрубок, выполненный с возможностью подсоединения к выходному трубопроводу фонтанной арматуры газовой скважины, и выходной патрубок, между которыми размещены запорно-регулирующие устройства, в состав которых входит устройство подачи ингибитора, расходомер газа и регулирующее устройство дебита, а так же блок контроля и управления исполнительными узлами запорно-регулирующих устройств и устройство питания исполнительных узлов обустройства кустовой площадки и блока контроля и управления.
Устройство питания исполнительных узлов обустройства кустовой площадки и блока контроля и управления выполнено в виде автономного размещенного рядом с системой обустройства кустовой площадки возобновляемого источника энергии или комбинации таких источников, связанного с аккумуляторным блоком, выполненным с возможностью подсоединения к потребляющим электроэнергию узлам обустройства кустовой площадки. А запорно-регулирующие устройства дополнительно включают в себя клапан отсечной, задвижку шиберную с гидроблоком управления запорным элементом этой задвижки и регулирующий клапан, при этом входной и выходной патрубки и размещенные между ними запорно-регулирующие устройства и блок контроля и управления смонтированы на общей раме.
Ниже рассматривается пример исполнения полезной модели.
Система обустройства кустовой площадки газовой скважины 1 (фиг.1) представляет собой автономный транспортируемый модуль, который полностью собирается и налаживается в заводских условиях, после чего приобретает функциональную готовность к использованию у скважины.
Модуль содержит общую для всех агрегатов и узлов раму 2, предпочтительно выполненную прямоугольной формы в плане и снабженную опорными элементами 3, предназначенными для опирания на опорную поверхность либо грунта непосредственно, либо на опорную площадку специально подготовленную для размещения рамы. Опорные элементы могут быть выполнены виде стоек или по крайней мере один из них может быть выполнен регулируемым по высоте. Рама выполняется из прокатного профиля путем сварки продольных и поперечных элементов. Между продольными элементами могут размещаться поперечины 4 со стойками или элементами установки (прикрепления) оборудования.
На общей раме размещены входной 5 (подсоединяемым к колонне 6 насосно-компрессорных труб скважины) и выходной 7 патрубки, между которыми размещенные запорно-регулирующие устройства и блок контроля и управления, последовательность установки которых определена функциональным назначением обустройства скважины. Входной патрубок 5 выполнен с возможностью подсоединения к выходному трубопроводу 8 фонтанной арматуры газовой скважины.
В состав запорно-регулирующих устройств входят задвижка 9 шиберная с гидроблоком 10 управления запорным элементом этой задвижки, регулирующее устройство дебита 11, устройство подачи ингибитора 12, регулирующий клапан 13, клапан отсечной 14 и расходомер газа 15.
Запорно-регулирующие устройства выполнены с исполнительными узлами, управляющими параметрами этих устройств. Управление этими исполнительными узлами запорно-регулирующих устройств осуществляется с блока 16 контроля и управления, который выполнен с возможностью как ручного управления, так и посредством приема управляющих сигналов в режиме удаленного доступа из сервисного центра.
К входному патрубку подсоединен гидроблок управления, имеющий гидронасос и гидроаккумулятор, шиберная задвижка подсоединена к гидроблоку управления, а к ней последовательно присоединены регулирующее устройство дебита, устройство подачи ингибитора, регулирующий клапан, клапан отсечной и сообщенный с выходным патрубком расходомер газа.
В качестве задвижки шиберной использована шиберная задвижка 3МСГ-80х50-КП (PN 50Мпа DN 80 мм), выпускаемой ОАО АК «Корвет». Данная задвижка в варианта ручного управления маховиком защищена патентами РФ №№
2240462, 2111399, 2047802. В предлагаемой полезной модели ручное управление заменено на электропривод с блоком приема управляющих сигналов от блока управления и контроля.
В качестве гидравлической системы управления (гидроблока) запорным элементом этой задвижки использована гидравлическая система управления ПКО с насосом на 24В ОАО «Корвет» и гидроаккумулятор фирмы «Bosch». В качестве клапана регулирующего использован клапан КР-80х50 (PN 50Мпа DN 80 мм) компании ОАО АК «Корвет».
В качестве устройства подачи ингибитора использовано устройство СПИ-02 КРАУ2.83.014 (PN 25Мпа) ООО «НПФ «Вымпел». Система подачи ингибитора СПИ-02
является автономным технологическим оборудованием. Обеспечение подачи заданного расхода ингибитора производится посредством изменения площади проходного сечения клапана регулятора путем подачи рабочей среды под затвор клапана. Прибор выполняет функции: обеспечивает подачу ингибитора в трубопровод для предотвращения образования либо для разрушения образовавшихся гидратов, обеспечивает подачу ингибитора в широком диапазоне расходов и давлений и обеспечивает измерения величин расходов подаваемого ингибитора, что дает возможность внедрения комплексных алгоритмов управления процессом подачи. Является малопотребляющим и устойчивым к работе в условиях низких температур (диапазоном рабочей температуры от -60 до +60°С). Интегрируется в любые системы телемеханики по интерфейсу RS-485, имеет встроенный блок электроники.
В качестве регулирующего клапана использован клапан Mokveld RZD-RECK-ТС 3 1/16 API 10000 RTJ (PN 50Мпа DN 80 мм), а исполнительный узел 17 к нему выполнен в виде узла ЭПУ-06, выпускаемого ООО «НПФ «Вымпел». В качестве отсечного клапана применен клапан (PN 50Мпа DN 100 мм) ОАО АК «Корвет».
В качестве блока управления и контроля использован контроллер управления КРАУ5.155.008 ООО «НПФ «Вымпел».
В системе применен расходомер газа «ГиперФлоу» КРАУ2.833.006 (PN 25Мпа DN 100 мм) ООО «НПФ «Вымпел». Расходомер газа «ГиперФлоу»
предназначен для измерения расхода природного газа на объектах добычи и хранения как технологический прибор, является единым измерительным комплексом устройств телемеханики, предназначенным для работы в условиях сильно загрязненной среды и в большом динамическом диапазоне изменения расхода. При измерении расхода измерительной среды используется метод переменного перепада давления. Отбор величин перепада давления и избыточного давления осуществляется через каналы, выполненные в корпусе сужающего устройства. Термодатчик для измерения температуры устанавливается в полости штока.
Работа изделия заключается в создании оптимального перепада давления на сужающем устройстве при наличии расхода, измерении и регистрации его, а также величин избыточного давления и температуры, вычислении и регистрации величин расхода и количества измеряемой среды, прошедшей через сужающее устройство (НСУ).
НСУ врезается в трубопровод, несущий измеряемую среду. На корпус НСУ устанавливается датчик комплексный с вычислителем расхода «ГиперФлоу-3Пм» для измерения и регистрация избыточного давления, перепада давления и температуры контролируемой среды, вычисления и регистрация расхода и количества природного газа и передачи данных измерения и регистрации в системы автоматизации. НСУ создает переменный перепад давления, однозначно связанный с расходом среды, и передает через клапанный (крановый) блок значения перепада и давления на сенсоры датчика. В корпусе НСУ устанавливается сенсор температуры среды, также подключенный к датчику. НСУ имеет встроенный механизм перемещения сужающего элемента (обтекателя), служащий для изменения площади проходного сечения в процессе эксплуатации, без остановки движения измеряемой среды.
Особенностью модуля является то, что устройство питания исполнительных узлов обустройства кустовой площадки и блока контроля и управления выполнено в виде автономного размещенного рядом с системой обустройства кустовой площадки возобновляемого источника энергии или комбинации таких источников, связанного с аккумуляторным блоком 18, выполненным с возможностью подсоединения к потребляющим электроэнергию узлам обустройства кустовой площадки. В качестве автономного возобновляемого источника энергии можно использовать энергию ветра, солнца или перепадов температур. Например, может использоваться вышка 19 с ветроэлектрогенератором 20 или солнечные батареи 21. На вышке могут одновременно размещаться и солнечные батареи и ветроэлектрогенератор. Для управления перечисленными источниками энергии, а так же для эффективного управления электропитанием кустовой аппаратуры в условиях долговременного отсутствия активности внешних источников энергии (ветер, солнце, перепад температур) используется оригинальный малопотребляющий контроллер питания разработки НПО «Вымпел».
Солнечные батареи способны вырабатывать до 40 Вт электроэнергии при прямом солнечном воздействии, и 1-2 Вт в пасмурную погоду. Технология вакуумной ламинации позволяет существенно снизить потери на отражение и поглощение (на 18% и 28%, соответственно). Используются ветроэлектрогенераторы, развивают мощность до 1000 Вт при скоростях ветра 11,6 м/с. Они устойчивы к ураганным нагрузкам и могут использоваться в расширенном температурном диапазоне. Лопасти ветроэлектрогенератора изготавливаются путем литья под давлением, вследствие чего обладают высокоэффективной аэродинамикой. Встроенный контроллер замедляет их движение при сверхвысокой скорости ветра. После полной зарядки аккумуляторов вращение лопастей блокируется. Термоэлектрогенераторы «ТЭГ-01» обеспечивают выработку электроэнергии мощностью до 6 Вт во взрывоопасных зонах при наличии разности температур между окружающей средой и источником тепла (например, теплая труба, по которой движется добываемый газ). Принцип действия термоэлектрогенераторов «ТЭГ-01» основан на термоэлектрическом эффекте Зеебека: сущность метода заключается в том, что если концы разомкнутой электрической цепи, состоящей из двух разнородных проводников, поддерживаются при различных температурах, то в такой цепи возникает термоэлектродвижущая сила, прямо пропорциональная разности температур ее концов.
Разработанная конструкция обустройства кустовой площадки газовой скважины позволяет быстро запускать в работу общекустовые линии сбора газа, выхода на свечу, подачи ингибитора, обеспечивающую при этом герметичность общекустовых линий. Исключение сварных соединений по месту расположения скважины и отсутствие необходимости проведения монтажных работ и особенно, регулировочных работ по настройке позволяет облегчить и ускорить процесс запуска газовых скважин и ее ремонт.