СИСТЕМА КОНТРОЛЯ ТЕХНОЛОГИИ ОБРАБОТОК НЕФТЯНЫХ СКВАЖИН И НЕФТЕЛИНИЙ ПО УДАЛЕНИЮ АСФАЛЬТОСМОЛОПАРАФИНОВЫХ И СОЛЕВЫХ ОТЛОЖЕНИЙ

Настоящая полезная модель относится к системам термического удаления асфальтосмолопарафиновых и солевых отложений (АСПО) методом нагнетания специальных разогретых реагентов (нефть, вода, пар), композиций этих реагентов в нефтяные скважины и нефтелинии. Может быть использована для êîíòðîëÿ êà÷åñòâà âûïîëíåíèÿ òåõíîëîãè÷åñêèõ îïåðàöèé ïî óäàëåíèþ ÀÑÏÎ è ñîëåâûõ îòëîæåíèé, à òàêæå ðàáîòû òðàíñïîðòíûõ ñðåäñòâ - òåõíîëîãè÷åñêèõ àãðåãàòîâ, èñïîëüçóåìûõ äëÿ ïðîâåäåíèÿ âûøå íàçâàííûõ îïåðàöèé.
В процессе эксплуатации нефтяных скважин и нефтепроводов возникает необходимость удаления АСПО и солевых отложений. Один из способов решения проблемы включает использование горячей нефти, которую нагнетают в скважину. Горячая нефть расплавляет и растворяет АСПО и выносит их на поверхность. Для этого используют специальный технологический агрегат типа агрегата для депарафинизации передвижного механизированного (АДПМ). Агрегат АДПМ предназначен для депарафинизации скважин горячей нефтью, а также для выполнения других технологических операций, где требуется подача продавочной жидкости под высоким давлением.
Вариантом способа очистки нефтелинии от АСПО является подача в трубопровод дополнительно перегретого пара. В этом случае применяется установка промысловая паровая передвижная (ППУ).
Агрегат ППУ предназначен для депарафинизации нефтелиний, а также для выполнения других технологических операций, где требуется обработка паром под давлением.
Использование этих вариантов способа очистки требует введения эффективной системы контроля.
Важнейшим показателем эффективности проведения технологических обработок по очистке скважин от АСПО и солевых отложений с использованием агрегатов АДПМ и/или ППУ является поддержание температуры закачиваемого реагента (нефть, вода, пар) не ниже температуры плавления АСПО на всей протяженности их вероятных отложений. Несоблюдение этих условий приводит к запарафиниванию оборудования и, как следствие, к выходу из строя штанговых глубинных насосов (ШГН), электроцентробежных насосов (ЭЦН) и к снижению пропускной способности нефтелиний.
Основной целью настоящей полезной модели является увеличение межремонтного периода работы нефтяных скважин, повышение наработки на отказ штанговых глубинных насосов и электроцентробежных насосов, используемых ïðè äîáû÷è íåôòè. È êàê ñëåäñòâèå, ñîêðàùåíèå çàòðàò íà ïîäçåìíûé è êàïèòàëüíûé ðåìîíòû ñêâàæèí, ñîêðàùåíèå ïðîñòîåâ íåôòÿíûõ ñêâàæèí, à òàêæå óìåíüøåíèå çàòðàò íà çàêóïêó íîâîãî íàñîñíîãî îáîðóäîâàíèÿ (ØÃÍ, ÝÖÍ).
Агрегаты АДПМ и ППУ в той части, которая необходима для представленной полезной модели, имеют сходную конструкцию (1 прототип). Они оборудованы системой подогрева, которая нагревает реагенты (нефть, воду), и подают их с помощью насоса по трубопроводам под давлением в скважину либо в выкидные нефтелиний. Температуру продавочной жидкости контролируют с помощью датчиков, установленных в соответствующих
технологических линиях. Датчики соединены с расположенными в кабине водителя контрольно-измерительными приборами. Давление продавочной жидкости контролируют манометры, установленные в соответствующих технологических линиях.
В заявляемой системе контроля в технологическую линию продавочной жидкости АДПМ и/или ППУ дополнительно устанавливаются датчик давления «Druck» òèïà ÐÌÐ317 è äàò÷èê òåìïåðàòóðû «Emerson» ñåðèè 644Í ñ òåìïåратурным диапазоном от минус 50°С до 200°С для АДПМ и от минус 50°С до 350°С для ППУ, сигналы с которых поступают в контроллер. В контроллер также заводится сигнал с антенны GPS (Ñèñòåìû глобального позиционирования). Это позволяет соотнести регистрируемые сигналы в пространстве и во времени. В контроллер также заводится сигнал с тумблера розжига факела подогрева и замка зажигания агрегатов.
Контроллер выполнен в прочном металлическом корпусе размерами 200×200×50 ìì, èìååò êàáåëüíûé ââîä, ñâåòîäèîäíûé ÷åòûðåõðàçðÿäíûé öèôðîâîé èíäикатор и картоприемник для флэш-êàðòû òèïà MultiMediaCard. Ìîäèôèöèðîâàííûé êîíòðîëëåð âêëþ÷àåò äîïîëíèòåëüíî ðàäèîóñòðîéñòâî ïðèåìî-ïåðåäà÷è èíôîðìàöèè (Bluetooth). Êîíòðîëëåð èìååò 8 àíàëîãîâûõ, 2 öèôðîâûõ è 2 èìïóëüñíûõ âõîäà.
Особенностью операций по депарафинизации скважин является большое потребление топлива и нефтепродуктов. Несоблюдение температурных и объемных характеристик реагента приводит к простоям нефтяных скважин, а также к необоснованно избыточному потреблению топлива и нефтепродуктов.
Система предназначена для контроля и регистрации основных параметров работы агрегатов с выдачей результатов на рабочие места управленческого персонала Заказчика и Подрядчика.
Поставленная задача решается так. На агрегат типа АДПМ и/или ППУ установлена система мониторинга, включающая в себя контроллер с запоминающим устройством, на который заводится информация с антенны системы глобального позиционирования (антенны GPS), à òàêæå äàò÷èêîâ äàâëåíèÿ è òåìïåðàòóðû çàêà÷èâàåìîãî ðåàãåíòà, ñîñòîÿíèÿ òóìáëåðà ðîçæèãà ôàêåëà ïîäîãðåâà è çàìêà çàæèãàíèÿ àãðåãàòà. Ñîáðàííàÿ èíôîðìàöèÿ î ìåñòå íàõîæäåíèÿ àãðåãàòà, î âðåìåíè ñîâåðøåíèÿ ñîáûòèé è âûïîëíåííûõ äåéñòâèй записывается в запоминающем устройстве. Фиксируются моменты времени включения основных узлов агрегата.
Полученные данные заносятся в базу данных информационной системы для последующей обработки. В частности, анализируется соответствие параметров обработок заданным значениям.
Перенос информации из контроллера в информационную систему может быть выполнен различными путями. После возвращения агрегата на базу данные передают в дискретном режиме с использованием съемной флэш-карты.
Также возможна организация съема информации по радиоканалу с использованием устройства Bluetooth â ðàäèóñå äî 150 ìåòðîâ îò ïóíêòà îáðàáîòêè èíôîðìàöèè. Âðåìÿ ïðèåìà ñóòî÷íîé èíôîðìàöèè íå ïðåâûøàåò 2-õ ìèíóò.
Информационная система содержит ряд автоматизированных рабочих мест (АРМ). Все АРМ соединены и включены в сеть. Одно АРМ размещено у Заказчика технологических обработок - инженера-технолога НГДУ (Нефтегазодобывающее управление), другие - у Подрядчика: инженера ПТО (производственно-технического отдела),
диспетчера по обработке транспортных путевых листов Тампонажного управления ТУ.
Один из возможных многочисленных вариантов исполнения системы контроля согласно предлагаемой полезной модели показан на чертежах.
На фиг.1 èçîáðàæåíû îòäåëüíûå ýëåìåíòû ñèñòåмы контроля. На фиг.2 ïðèâåäåíà åå ôóíêöèîíàëüíàÿ ñõåìà.
В состав системы контроля входят установленные на агрегате GPS-антенна 1, карта 2 памяти, которая представляет собой флэш-êàðòó èëè îäíîòèïíà åé, GPS-ïðèåìíèê 3, äàò÷èê 4 òåìïåðàòóðû, äàò÷èê 5 äàâëения, обогреватель (не показан) с факелом подогрева, контроллер с запоминающим устройством в виде встроенного модуля памяти на флэш-карте и с модулем радиообмена Bluetooth.
В состав системы входят следующие компоненты.
- Îáîðóäîâàíèå àãðåãàòà, âêëþ÷àþùåå:
- GPS-ïðèåìíèê 3 ñ àíòåííîé 1,
- êàðòó 2 ïàìÿòè,
- äàò÷èêè òåìïåðàòóðû 4 è äàâëåíèÿ 5 çàêà÷èâàåìîãî â ñêâàæèíó ðåàãåíòà,
- êîíòðîëëåð ñî âñòðîåííûì ìîäóëåì ïàìÿòè íà ôëýø-êàðòå 2 è ìîäóëåì ðàäèîîáìåíà Bluetooth.
- Ïóíêò ñúåìà èíôîðìàöèè, âêëþ÷àþùèé:
- ñ÷èòывающее устройство контроллера для съема данных с флэш-карты,
- ìîäóëü ðàäèîîáìåíà Bluetooth,
- ïðîãðàììíîå îáåñïå÷åíèå äëÿ ñ÷èòûâàíèÿ íàêîïëåííîé èíôîðìàöèè è çàïèñè åå â áàçó äàííûõ ñèñòåìû.
- Àâòîìàòèçèðîâàííûå ðàáî÷èå ìåñòà (ÀÐÌ) ïîëüзователей системы:
- ÀÐÌ òåõíîëîãà ÍÃÄÓ,
- ÀÐÌ èíæåíåðà ÏÒÎ,
- ÀÐÌ äèñïåò÷åðà ïî îáðàáîòêå ïóòåâûõ ëèñòîâ ÒÓ.
Компоненты и схема работы системы представлены на фиг.2
В процессе перемещения агрегата при производстве технологических операций в карту 2 памяти записываются его скорость и координаты. При проведении обработки скважины дополнительно к местоположению агрегата фиксируются показания датчиков 4 и 5 о температуре и давлении закачиваемых реагентов, а также состояние тумблеров и датчиков агрегата. Запись регистрируемых параметров на карту 2 памяти производится один раз в 5 секунд. Объем памяти флэш-карты позволяет накапливать информацию в течение 14 рабочих дней.
Периодически (как правило, раз в сутки) карту 2 памяти предъявляют в пункт съема информации. Ее вставляют в считывающее устройство. Специальное программное обеспечение считывает с нее данные. При комплектации контроллера радиомодулем Bluetooth ïî ìåðå âîçâðàùåíèÿ àãðåãàòà â ãàðàæ íàêîïëåííàÿ èíôîðìàöèÿ ñ÷èòûâàåòñÿ àâòîìàòè÷åñêè.
Накопленная информация о работе агрегата заносится в базу данных. АРМы пользователей обращаются к базе данных и формируют информационно-аналитическую информацию, доступную пользователям.
На основе данных контролера расчетно-аналитический модуль системы производит:
- Ïëàíèðîâàíèå è ðàñ÷åò õàðàêòåðèñòèê ïåðåäâèæåíèÿ àãðåãàòà:
- ôîðìèðîâàíèå ïëàíîâîãî ìàðøðóòà ïåðåäâèæåíèÿ àãðåãàòà è òåõíîëîãè÷åñêèõ îáðàáîòîê;
- âðåìÿ â äâèæåíèè;
- âðåìÿ ñòîÿíêè;
- ôîðìèðîâàíèå фактического маршрута передвижения агрегата;
- ôèêñàöèþ событий включения/выключения зажигания, наличия связи со спутником, движения/стоянки.
- Ôîðìèðîâàíèå ïðîòîêîëà ðàáîòû âåðõíåãî îáîðóäîâàíèÿ:
- ôèêñàöèþ ñîáûòèé âêëþ÷åíèÿ/âûêëþ÷åíèÿ òóìáëåðà ðîçæèãà ôàêåëà подогрева, включения/выключения насоса, включения/выключения котла;
- ïîñòðîåíèå ãðàôèêà èçìåíåíèÿ òåìïåðàòóðû çàêà÷èâàåìîãî ðåàãåíòà âî âðåìåíè;
- ïîñòðîåíèå ãðàôèêà èçìåíåíèÿ äàâëåíèÿ çàêà÷èâàåìîãî ðåàãåíòà âî âðåìåíè.
- Ðàñ÷åò õàðàêòåðèñòèê ðàáîòû âåðõíåãî îáîðóäîвания агрегата на скважинах:
- âðåìÿ ðàáîòû íàñîñà;
- âðåìÿ ðàáîòû êîòëà;
- âðåìÿ ïðîêà÷êè õîëîäíîé íåôòè;
- âðåìÿ ïðîêà÷êè íåôòè, ðàçîãðåòîé äî çàäàííîé îïòèìàëüíîé òåìïåðàòóðû.
За 14 месяцев эксплуатации системы контроля были выявлены:
- многочисленные îòêëîíåíèÿ òåõíîëîãè÷åñêèõ ïàðàìåòðîâ îáðàáîòîê,
- необходимость пересмотра нормативов расхода топлива на обработки,
- зависимость нормативов расхода топлива от погодных и климатических условий,
- проведена оптимизация температурных режимов обработки для различных месторождений.
Оптимизированы процессы, условия и параметры очистки скважин и соответствующего оборудования. Увеличен межремонтный периода работы нефтяных скважин системы Производственного объединения «Белоруснефть». Повышена наработка на отказ штанговых глубинных насосов и электроцентробежных насосов, используемых при добычи нефти. Сокращены затраты на подземный и капитальный ремонты скважин. Сокращены простои нефтяных скважин, уменьшены затраты на закупку нового насосного оборудования (ШГН, ЭЦН).
1. Агрегат АДПМ модель 49891-0000010 (5АДПМ-12/150), äîêóìåíòàöèÿ - ÒÎ è ÈÝ 765.00.00.000 ÒÎ 1996 ã.
2. Агрегат ППУА-1600/100 документация - Руководство по эксплуатации 1999 ã.
3. RU 2169752 Ñ2, 27.06.2001
4. RU 2164596 C1, 23.03.2001
5. RU 2137796 C1, 20.09.1999
6. RU 2117135 C1, 10.08.1998
7. RU 2105866 C1, 27.02.1998