КОМПЛЕКС ИЗМЕРИТЕЛЬНО-РЕГИСТРИРУЮЩИЙ ДЛЯ КОЛТЮБИНГОВЫХ УСТАНОВОК
MEASURING AND RECORDING COMPLEX FOR COILED TUBING INSTALLATIONS

Комплекс измерительно-регистрирующий для колтюбинговых установок относится к нефтегазовой промышленности и предназначен для автоматизации процесса сбора, контроля, измерения, регистрации и хранения параметров технологических операций и параметров колтюбинговых установок при эксплуатации колтюбинговых установок в районах с умеренным и холодным климатом.
Известен аналог, устройство для регистрации параметров установки для ремонта скважин в описание полезной модели №109794, МПК Е21В 47/00, от 07.06.2011, опубл. 27.10.2011, содержащее блок измерения, соединенный с модулем ввода-вывода, включающим аналого-цифровой преобразователь, соединенный с контроллером, и модуль управления, включающий микропроцессор, дисплей, содержащий графическое и цифровое отображения параметров, световую и звуковую сигнализацию, клавиатуру, при этом выходы микропроцессора соединены со световой и звуковой сигнализацией, табло и клавиатурой, контроллер и микропроцессор модуля управления соединены по шине CAN, при этом контроллер содержит дополнительные порты RS232 и RS485, драйвер исполнительных устройств, а к микропроцессору дополнительно подключены USB-порты и модуль для передачи данных дистанционно.
Недостатки: количество регистрируемых параметров недостаточно для исключения аварийных ситуаций при ремонте скважин.
Известен наиболее близкий аналог устройство для регистрации параметров установки для ремонта скважин, в описание полезной модели №29741, МПК Е21В 19/08, от 2002.09.17, опубл. 2003.05.27, содержащее блок питания, переносной блок памяти, блок измерения, включающий датчик измерения перемещения трубы и блок регистрации, включающий аналого-цифровой преобразователь, световую и звуковую сигнализацию, блок индикации, табло и микроконтроллер, выходы которого соединены с таймером и блоком памяти, причем датчик измерения перемещения трубы соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с входом-выходом микроконтроллера, а выходы микроконтроллера соединены с блоком индикации и переносным блоком памяти, отличающееся тем, что оно содержит клавиатуру, вход которой соединен с блоком индикации, причем один выход блока индикации соединен со световой и звуковой сигнализацией, а другой выход блока индикации соединен с табло, при этом блок измерения дополнительно включает в себя датчик устьевого давления, датчики давления прижима колодок, датчики давления веса легкой и тяжелой трубы, датчик давления технологической жидкости, датчик давления натяжения цепи, датчик учета моторочасов, выходы которых соединены с входом аналого-цифрового преобразователя, а в качестве датчика измерения перемещения трубы используют датчик угла поворота, соединенный с блоком питания.
Недостатки: количество регистрируемых параметров недостаточно для исключения аварийных ситуаций при ремонте скважин.
Технический результат: обеспечение регистрации и контроля параметров технологического процесса, необходимых для исключения аварийных ситуаций при ремонте скважин.
Технический результат в комплексе измерительно-регистрирующим для колтюбинговых установок, содержащем внешний блок сбора данных, внутренний блок сбора данных, компьютер с USB выходами, регистратор, соединенные между собой кабельной системой, при этом внешний блок сбора данных включает в себя датчики давления прижима колодок, датчик давления натяжения цепи, датчик давления технологической жидкости, датчик устьевого давления, преобразователь угловых перемещений, подключенные своими выходами к входам контроллера внешнего блока, а внутренний блок сбора данных включает в себя датчик расхода технологической жидкости, датчик расхода газа, датчик газоанализатора, подключенные своими выходами к входам контроллера, достигается тем, что внешний блок сбора данных дополнительно содержит датчики давления прижима герметизатора, датчик температуры технологической жидкости, датчик давления привода барабана, датчики давления привода инжектора на спуск длинномерной безмуфтовой трубы и на подъем длинномерной безмуфтовой трубы, датчик усилия инжектора, датчик уровня гидравлической жидкости в гидробаке, датчик температуры гидравлической жидкости в гидробаке, датчик уровня жидкости в баке смазки, датчики загрязненности фильтров гидросистемы, кнопку аварийного глушения, аналоговые выходы которых соединены с входом контроллера внешнего блока, при этом внутренний блок сбора данных дополнительно включает в себя датчик давления привода блока превенторов, датчики положения рукояток гидрораспределителей привода блока превенторов, выходы которых соединены с входом контроллера.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. изображена схема комплекса измерительно-регистрирующего для колтюбинговых установок;
Описание.
Комплекс измерительно-регистрирующий для колтюбинговых установок состоит из внешнего блока сбора данных 1, внутреннего блока сбора данных 2, блока промежуточной обработки данных 3, рабочей станции 4, коммутатора 5, соединенных кабельной системой.
Внешний блок сбора данных 1 включает в себя датчики давления прижима колодок 6, датчик давления натяжения цепи 9, датчик давления технологической жидкости 10, датчик температуры технологической жидкости 11, датчик устьевого давления 12, датчики давления прижима герметизатора 13, датчик давления привода барабана 15, датчики давления привода инжектора на спуск длинномерной безмуфтовой трубы (ДБТ) 16 и на подъем ДБТ 17, датчик усилия инжектора (веса ДБТ) 18, аналоговые выходы которых соединены с входом контроллера внешнего блока 25.
Также внешний блок сбора данных 1 включает в себя датчик уровня гидравлической жидкости в гидробаке 19, датчик температуры гидравлической жидкости в гидробаке 20, датчик уровня жидкости в баке смазки 21, датчики загрязненности фильтров гидросистемы 22, преобразователь угловых перемещений 23, который в режиме реального времени рассчитывает скорость перемещения ДБТ, кнопку аварийного глушения 24, дискретные выходы которых соединены с входом контроллера внешнего блока 25.
Датчики давления прижима колодок 6, датчик давления натяжения цепи 9, датчики давления прижима герметизатора 13, датчики давления привода инжектора на спуск ДБТ 16 и на подъем ДБТ 17, датчики загрязненности фильтров гидросистемы 22 подсоединены в соответствующие гидролинии.
Датчик нагрузки на инжектор (веса ДБТ) 18 установлен на инжекторе.
Датчик давления 10 и датчик температуры 11 установлены в манифольде колтюбинговой установки. Датчик устьевого давления 12 подсоединен к фонтанной арматуре скважины.
Преобразователь угловых перемещений 23 установлен на укладывателе барабана ДБТ и определяет перемещение ДБТ по повороту мерного колеса.
Также вход контроллера внешнего блока 25 соединен с выходами от насосной установки 8 и от азотно-компрессорной установки 14.
Контроллер внешнего блока 25 подключен к регистратору 36 блока промежуточной обработки данных 3 с обратной связью, расположенного во внутреннем блоке сбора данных 2.
Модульное построение внешнего блока сбора данных 1 позволяет наращивать производительность по входам путем установки дополнительных модулей, или оперативным путем задействования резервных входов, а прикладное программное обеспечение, позволяет в назначать любому физическому входу новые свойства, начиная с имени входа и заканчивая функцией промежуточного преобразования сигнала по входу из встроенной библиотеки функций.
Внешний блок сбора данных 1 размещен на монтажной базе колтюбинговой установки в шкафу с уровнем защиты IP65.
Внутренний блок сбора данных 2 включает в себя датчик давления привода блока превенторов 26, датчик расхода технологической жидкости 27, датчик расхода газа 28, датчик газоанализатора 29, аналоговые выходы которых соединены с входом контроллера 35.
Преобразование и формирование управляющих воздействий в контроллере 35 осуществляется в соответствии с установленной в него программой.
Также внутренний блок сбора данных 2 включает в себя датчики положения рукояток гидрораспределителей привода блока превенторов 30, дискретные выходы которых соединены с входом контроллера 35.
Контроллер 35 внутреннего блока сбора данных 2 подключен к регистратору 36 блока промежуточной обработки данных 3 с обратной связью. Контроллер 35 имеет аналоговые выходы для подсоединения приборов метрологической поверки 7.
Датчик расхода технологической жидкости 27, датчик расхода газа 28 смонтированы на манифольде колтюбинговой установки. Датчик газоанализатора 29 размещен в кабине оператора. Датчик давления привода блока превенторов 26 установлен в гидролинии привода. Датчики положения рукояток гидрораспределителей привода блока превенторов 30 встроены в гидрораспределители.
Внутренний блок сбора данных 2 размещен в кабине оператора колтюбинговой установки в шкафу с уровнем защиты IP65.
Блок промежуточной обработки данных 3 включает в себя регистратор 36.
Выходы регистратора 36 соединены с входами системы аварийной сигнализации и оповещения 37 и системы управления электромагнитным клапаном блокировки работы гидросистемы 38.
Регистратор 36 подключен к панельному компьютеру 39 рабочей станции 4 с обратной связью. Регистратор 36 обрабатывает данные от контроллера внешнего блока 25 и контроллера 35 блока сбора данных 2, записывает в память, и затем передает их в панельный компьютер 39 рабочей станции 4.
Рабочая станция 4 имеет в своем составе панельный компьютер 39, к которому подключены панель оператора 40, резервный регистратор 41 и имеет USB выходы 34 для подключения внешних накопителей, с обратной связью. Коммутатор 5, к которому подсоединены видеорегистратор 31, устройство удаленного доступа 32 с обратной связью, и выходы дефектоскопа ДБТ 33, подключен к панельному компьютеру 39.
Панельный компьютер 39 производит расчет скорости движения трубы, направления движения трубы, глубины спуска трубы, пробега трубы и записывает информацию с последующим отображением в соответствии с заданной программой в цифровом виде на дисплее компьютера 39 и панели оператора 40 рабочей станции 4.
Рабочая станция 4 располагается на пульте управления в кабине оператора.
Электропитание комплекса измерительно-регистрирующего для колтюбинговых установок осуществляется от двух независимых источников.
Работа.
Работа заявляемого комплекса измерительно-регистрирующего (КИР) для колтюбинговых установок для ремонта скважин осуществляется следующим образом.
В начале проведения ремонтных работ подают питающее напряжение на КИР для колтюбинговых установок, автоматически запускается исполняемое программное обеспечение и включается видеорегистратор 31. При этом осуществляется проверка на соответствие реальной конфигурации с профилем конфигурации предыдущей сессии, хранящейся в разделе конфигурации памяти регистратора 36. В случае несовпадения генерируется сообщение с предложением на выбор перечней действий по устранению несоответствия или по построению новой конфигурации. После принятия новой конфигурации или после устранения несоответствия этап проверки завершается и КИР для колтюбинговых установок переходит в режим ожидания.
На этапе конфигурации оператор имеет возможность поименовать файл текущей сессии, для использования всех возможностей поисковой системы КИР для колтюбинговых установок. Кроме того, в рамках четырех реализованных форм отображения, оператор может создать свои профили рабочего (рабочих) стола (столов), изменяя его содержимое, на обеих панелях рабочей станции, которые будут сохранены как шаблоны и использованы в дальнейшем по желанию.
На этапе конфигурации, все действия оператора осуществляются под контролем системы КИР для колтюбинговых установок путем пошаговой последовательной генерации окон с автозаполнением этих окон. В случае обнаружения ошибки система генерирует сообщение со ссылкой на соответствующий раздел встроенного электронного справочника. В случае обнаружения промаха система дает возможность отката последовательно до 10 шагов назад. Таким образом, КИР для колтюбинговых установок реализует свойства обучающей системы и снижает уровень необходимых квалификационных требований к персоналу, а также сокращает время на предварительную подготовку КИР для колтюбинговых установок к работе.
Для реализации интерфейса используются возможности сенсорных дисплеев. По команде оператора «ПУСК» КНР для колтюбинговых установок начинает свою работу. Сигналы от преобразователя 23, датчиков давления прижима колодок 6, датчика давления натяжения цепи 9, датчика давления технологической жидкости 10, датчика температуры технологической жидкости 11, датчика устьевого давления 12, датчиков давления прижима герметизатора 13, датчика давления привода барабана 15, датчика давления привода инжектора на спуск ДБТ 16, датчика давления привода инжектора на подъем ДБТ 17, датчика усилия инжектора 18, датчика уровня гидравлической жидкости в гидробаке 19, датчика температуры гидравлической жидкости в гидробаке 20, датчика уровня жидкости в баке смазки 21, датчиков загрязненности фильтров гидросистемы 22, дефектоскопа 33 начинают поступать на входы блоков ввода-вывода, где масштабируются, преобразуются в цифровой код и буферизируются. При работе совместно с колтюбинговой установкой насосной или азотно-компрессорной установки сигналы от выходов от насосной установки или азотно-компрессорной установки 14 также передаются во внешний блок сбора данных 1 и обрабатываются.
Если в процессе проведения ремонтных работ возникает необходимость задействовать блок превенторов, оператор колтюбинговой установки на пульте переводит в рабочее положение рукоятку соответствующего гидрораспределителя. При этом в линии привода блока превенторов изменяется рабочее давление, которое фиксируется датчиком давления привода блока превенторов 26 и передается в контроллер 35 внутреннего блока сбора данных 2, а также срабатывает датчик положения рукоятки гидрораспределителя 30, встроенный в соответствующий гидрораспределитель, и информация о срабатывании гидрораспределителя также передается в контроллер 35 внутреннего блока сбора данных 2 и обрабатывается.
По команде контроллера 35 непосредственно и через вход контроллера внешнего блока 25 осуществляется опрос буферной памяти активных входов, вход контроллера внешнего блока 25 направляет последовательность данных по выборке в ведущий контроллер 35, где данные подвергаются промежуточной обработке с участием программных блоков назначенных каждому входу математических функций.
После этого данные по выборке направляются в регистратор 36. Рабочая станция 4 последовательно считывает из регистратора 36 содержимое выборок текущей сессии и копирует в память резервного регистратора 41. Далее, под управлением прикладного программного обеспечения, осуществляется оконечная обработка этих данных с расчетом и регистрацией расчетных данных и отображение значений переменных текущей выборки на дисплеях панельного компьютера 39, панели оператора 40 рабочей станции 4 в физических единицах измеряемых и расчетных параметров. Отображение осуществляется в виде стрелочных приборов, в виде цифровых приборов, в виде графиков и в виде барограмм на выбор оператора. Формы отображения могут выбираться произвольно и в любой момент времени
В процессе оконечной обработки каждая переменная сравнивается с ее предустановленными значениями (уставками) и в случае обнаружения приближения переменной к предустановленной границе, КИР для колтюбинговых установок выдает оператору на дисплеи панельного компьютера 39, панели оператора 40 предупреждающие сообщения и рекомендации по режимам работы оборудования (увеличить давление прижима колодок, увеличить натяжение цепей, разгрузка инжектора, предельное усилие инжектора - уменьшить усилие и др.), и короткий звуковой сигнал системы аварийной сигнализации и оповещения 37 для того, чтобы оператор обратил внимание и имел время для принятия соответствующих мер.
Если переменная превысит значение уставки, КИР для колтюбинговых установок выдаст звуковой сигнал системы аварийной сигнализации и оповещения 37 и автоматически активирует выход управляющего сигнала в систему управления электромагнитным клапаном блокировки работы гидросистемы 38, предотвращая негативное развитие событий вследствие бездействия или ошибочных действий персонала.
Все действия оператора и события текущей сессии в режиме реального времени регистрируются в памяти регистратора 36 и резервного регистратора 41, для последующего анализа на основе объективных и всесторонних данных. Также имеется возможность передачи данных в режиме реального времени на внешний компьютер посредством устройства удаленного доступа 32. Таким образом, КИР для колтюбинговых установок реализует защитные функции по защите оборудования колтюбинговой установки от перегрузок и защиты алгоритма технологического процесса от неплановых отклонений.
Командой «СТОП» оператор имеет возможность приостановить регистрацию данных, но при этом регистрация событий и контроль состояний и исполнений защитных функций в полном объеме не прекращается. По окончании ремонтных работ по команде оператора «ВЫХОД» КИР для колтюбинговых установок завершает текущую сессию. На этом этапе автоматически осуществляются вычисление итоговых параметров по текущей сессии. Таких как:
- наработка ДБТ по секциям 10 м;
- итоговый пробег ДБТ с учетом истории;
- суммарный расход газообразного технологического агента;
- суммарный расход жидкого технологического агента;
- наработка оборудования с учетом истории.
Далее система закрывает файл текущей сессии, анализирует объем свободного пространства памяти регистратора 36 и, при необходимости, рекомендует создать отчет наиболее устаревших файлов и переместить их на внешний накопитель в USB выходе 34.
Далее приложение закрывается и оператору предлагается закрыть базовую операционную систему (ОС) рабочей станции 4. В случае подтверждения ОС завершает свою работу, с выхода блокировки выключения электропитания КИР для колтюбинговых установок снимается блокирующий сигнал и у оператора появляется возможность выключить электропитание. На этом работа КИР для колтюбинговых установок завершается.
Использование заявляемого изобретения позволит обеспечить регистрацию и контроль параметров технологического процесса, необходимых для исключения аварийных ситуаций при ремонте скважин.