СИСТЕМА УЧЕТА, КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ ЭНЕРГОРЕСУРСАМИ

Полезная модель относится к нефтегазовой области и предназначена для передачи информации, необходимой при дистанционном учете, контроле и управлении распределенными и удаленными объектами (кустами скважин).
Известна «Система управления энергоресурсами» /Патент RU 2315324 C1, (G01R 11/00)/ предназначенная для управления процессами электроснабжения. «Система» включает блоки определения за заданный промежуток времени приращений расходов энергоносителей, сквозных энергозатрат и производительности выпуска продукции, блок определения динамической энергоемкости, блок оценки расходования энергоресурсов объекта управления по динамической энергоемкости и блок монитора-советчика оператора. «Система» способна обеспечить в динамике в пошаговом режиме оценку приращенной за заданный промежуток времени расходов энергоносителей сквозной энергоемкости и производительности выпуска продукции. Эти оценки проводятся как для сквозных энергозатрат, так и для их отдельных составляющих.
Наиболее близкой к предложенному техническому решению является «Система телемеханики кустов скважин нефтедобычи» далее «Система», разработанная компанией «Элком+», включающая в себя шкафы контроля и управления, устанавливаемые на контролируемых кустах, информационно-вычислительный комплекс (оборудование и ПО диспетчерского пункта), каналообразующую аппаратуру для организаций каналов связи между диспетчерским пунктом и кустами скважин. «Система» способна осуществлять автоматический сбор и передачу информации о состоянии оборудования, ходе и результате технологического процесса, автоматическое измерение, предоставление оператору (диспетчеру) и регистрацию значений технологических переменных (параметров) объекта, визуализацию хода и результатов процессов, имеет противоаварийную защиту по критичным для безопасности технологическим параметрам работы объектов, автоматическое или автоматизированное дискретное управление режимами работы технологического оборудования по заданным алгоритмам (при необходимости), автоматическое регулирование (стабилизацию) технологических процессов в заданных режимах работы (при необходимости), формирование, дистанционную передачу и реализацию регулирующих и управляющих воздействий на исполнительные механизмы, способна вести построение различных отчетов и графиков по запросу, генерирование сводок и отчетов, диагностику состояния и работы технических средств системы. /www.elcomplus.ru/
Однако недостатками известных «Систем» является кратковременная работа в аварийных режимах работы, снижающая надежность и экологическую безопасность. Этот недостаток в известных «Системах» решается, с помощью применения аккумуляторных батарей, которые отвечают за бесперебойность питания электроэнергией «Системы», но это не позволяет использовать «Систему» в автономном режиме работы, при длительных отключениях электроснабжения и при консервации кустов скважин или скважины. Кроме того, «Система» не учитывает и не контролирует экологическую безопасность прилегающих территорий к кустам скважин или скважинам.
Задачей полезной модели является повышение эффективности контроля процесса добычи энергоресурсов, повышение надежности системы учета, повышение экологической безопасности, передача комплексной информации о состоянии протекающих процессов (давлении рабочей жидкости, расход бурового раствора, напор, потребление электроэнергии, потребление воды и др.) по независимым каналам связи.
Данный технический результат достигается тем, что в «Систему» состоящую из шкафов контроля и управления, снабженных аккумуляторными батареями, информационно-вычислительного комплекса (оборудования и ПО диспетчерского пункта), каналообразующей аппаратуры для организаций каналов связи между диспетчерским пунктом и кустами скважин или скважиной, датчиков, энергообеспечивающего оборудования, необходимого для питания электроэнергией системы учета, контроля и управления энергоресурсами, устройства сбора и передачи данных (УСПД), установленных на контролируемых кустах скважин или скважинах, дополнительно в «Систему» введен собственный источник питания СИП, например, солнечная батарея, или ветроэнергетическая установка, который непосредственно связан с аккумуляторными батареями, расположенными в шкафах контроля и управления, датчики для измерения окружающей среды, резервный канал связи соединенный с диспетчерским пунктом.
Техническим результатом является: повышение надежности системы учета; осуществление дистанционного контроля; повышение экологической безопасности системы, передача комплексной информации о состоянии протекающих процессов (давление рабочей жидкости, расход бурового раствора, напор, потребление электроэнергии, потребление воды и др.) как по единому протоколу, так и по независимым каналам связи и собственным протоколам.
Для достижения данного технического результата предложенная «Система» состоящая из шкафов контроля и управления, снабженных аккумуляторными батареями и устройством сбора и передачи данных (УСПД), информационно-вычислительного комплекса (оборудования и ПО диспетчерского пункта), каналообразующей аппаратуры, для организаций каналов связи между диспетчерским пунктом и кустами скважин или скважины, датчиков, энергообеспечивающего оборудования, необходимого для питания электроэнергией системы учета, контроля и управления энергоресурсами, установленных на контролируемых кустах скважин или скважинах, дополнительно содержит собственный источник питания СИП, который непосредственно связан с аккумуляторными батареями, расположенными в шкафах контроля и управления, датчики для измерения параметров окружающей среды, резервный канал связи с диспетчерским пунктом.
Предложена «Система учета, контроля и управления энергоресурсами» (далее «Система») состоящая из шкафов контроля и управления 1, снабженных аккумуляторными батареями 2, устройством сбора и передачи данных (УСПД) 3 и резервным носителем информации 4, информационно-вычислительного комплекса 5 (оборудования и ПО диспетчерского пункта); каналообразующей аппаратуры 6, для организаций каналов связи между диспетчерским пунктом приема, сбора, передачи, обработки и архивации данных 7 и кустами скважин или скважиной, датчиков технологического оборудования кустов скважин или скважины 8, датчиков для измерения окружающей среды 9, датчиков потребляемых энергоресурсов 10, датчиков добываемых энергоресурсов 11; энергообеспечивающего оборудования 12, необходимого для питания электроэнергией «Системы учета, контроля и управления энергоресурсами», собственного источника питания СИП 13 (как источник бесперебойного питания: солнечная батарея, ветроэнергетическая установка и т.п.), который непосредственно связан с аккумуляторными батареями 2, расположенными в шкафах контроля и управления 1, резервный канал связи 14 связанный с диспетчерским пунктом 7.
В качестве датчиков для измерения окружающей среды могут использоваться уже известные датчики от производителей «Libelium», Laboratory Directed Research and Development (LDRD) и др., которые позволяют контролировать следующие параметры: температура воздуха, влажность воздуха, почвенную влагу, скорость ветра / направление, количество осадков, химический состав летучих органических соединений, сейсмическая активность. /www.sensor-networks.org/ /www.sandia.gov/
На Фиг.1 представлена схема предложенной «Системы учета, контроля и управления энергоресурсами».
Работа «Система» заключается в следующем.
При плановом или внеплановом отключении «Системы» от источника питания, например:
- отключение электропитания куста скважины,
- отключение энергообеспечивающего оборудования «Системы»,
- при консервации скважины,
- при прекращении эксплуатации кустов скважин или скважин,
- при автономном режиме работы «Системы», формируется сигнал, в любом из вышеперечисленных случаях отключения электропитания, с установленного оборудования в кустах скважин или скважинах 12, и передается в шкаф контроля и управления 1, снабженный аккумуляторными батареями 2 и устройством сбора и передачи данных УСПД 3, непосредственно связанными с СИП 13. Аккумуляторные батареи 2, как источник бесперебойного питания, установленные в шкафах контроля и управления 1 и соединенные с СИП 13 получают сигнал на включение и передают сигнал на СИП 13. Далее СИП 13 включается в работу и способен обеспечить бесперебойную работу «Системы» в течение требуемого времени, что позволяет ей работать в автономном и энергонезависимом режиме при консервации и других случаях прекращения эксплуатации кустов скважин или скважины.
Автономный режим работы, при котором питание всей «Системы», а также системы безопасности и видеонаблюдения происходит от собственного источника питания СИП 13 (солнечная батарея, ветроэнергетическая установка и т.п.). Аккумуляторные батареи 2, установленные в шкафах контроля и управления, как источник бесперебойного питания, обеспечивают электроэнергией «Систему», систему безопасности и видеонаблюдения на время переключения от источника питания к СИП 13 и обратно. При возобновлении электроснабжения куста скважин или скважины, СИП 13 автоматически или вручную отключается от «Системы», системы безопасности и видеонаблюдения. «Система» переходит в независимый, от серверного оборудования диспетчерского пункта приема, сбора, передачи, обработки и архивации данных 7, режим работы, выполняя резервную архивацию данных на резервных носителях информации с максимально возможным объемом памяти, размещенных в шкафах контроля и управления УСПД 3.
Рассмотрим вариант работы «Системы» в автономном режиме.
«Система» состоящая из датчиков для измерения окружающей среды 9; датчиков, регистрирующих потребление энергоресурсов 10; шкафов контроля и управления, устанавливаемых на контролируемых кустах скважин или скважинах; каналообразующей аппаратуры для организации резервных каналов связи между диспетчерским пунктом и кустами скважин, скважинами; энергообеспечивающего оборудования, необходимого для питания электроэнергией системы учета, контроля и управления энергоресурсами и для питания электроэнергией системы безопасности и видеонаблюдения; собственного источника питания СИП. (Фиг.2)
Предложенная полезная модель согласно предложенному техническому решению способна работать как в автономном, так и в энергонезависимом режиме работы. Это позволяет использовать «Систему» при консервации скважины и в других случаях прекращения эксплуатации кустов скважин или скважин для повышения экологической безопасности и защиты от несанкционированного доступа. В случае нарушения экологических норм, несанкционированного доступа на прилегающую территорию, контролируемую системой безопасности и видеонаблюдения кустов скважин или скважины, датчики 8, 9, 10 подают аварийный сигнал с формированием сигнала управления для начала записи данных, с последующим автоматическим переходом в нормальный режим работы, на резервные носители информации с максимально возможным объемом памяти, размещенные в шкафах контроля и управления УСПД 3, с единовременной подачей аварийного сигнала на диспетчерский пункт приема, сбора, передачи, обработки и архивации данных по резервному каналу связи о соответствующем нарушении.
Преимущество донной «Системы» в том, что она включает работу, как в автономном, так и энергонезависимом режиме работы. Это позволяет использовать «Систему учета, контроля и управления энергоресурсами» при консервации и в других случаях прекращения эксплуатации кустов скважин или скважины для повышение экологической безопасности и защиты от несанкционированного доступа с подачей аварийного сигнала на резервный носитель информации и на диспетчерский пункт приема, сбора, передачи, обработки и архивации данных по резервному каналу связи о соответствующем нарушении.