Введение
Автоматизация газового сектора позволяет решить множество вопросов, связанных с добычей газа, а именно: сократить простои газовых скважин и оборудования; свести к минимуму непрерывное присутствие обслуживающего персонала на объектах; увеличить объем добычи газа; повысить безопасность работы и сократить число аварийных ситуаций; уменьшить потери газа за счет точного учета и другие. Кроме этого, автоматизированная система управления технологическими процессами газового предприятия позволяет организовать производство в соответствии с требованиями технического регламента и правилами технической эксплуатации[3].
С помощью программного SCADA-решения на установке подготовки газа возможно автоматизировать процессы обработки и хранения информации, диспетчерского управления, учета затрат и контроля состояния технологического оборудования, планирования и анализа этапов производственного процесса.
За счет автоматизации основных и вспомогательных процессов удается сократить затраты на содержание обслуживающего персонала.
1 Виды газовых скважин
Газовая скважина – это горная выработка, которая сооружается с целью освоения месторождения природного газа
По своему назначению газовые скважины делятся на:
- Специальные используются для проведения исследовательских работ;
- Добывающие или эксплуатационные предназначены для вскрытия газового пласта и добычи природного газа;
- Нагнетательные предназначены для закачки в пласт различных агентов, необходимых для поддержания давления в пласте и увеличения степени извлечения природного газа[2];
- Наблюдательные – пьезоматрические используются для наблюдения за изменениями давления водонасосной области и в отдельных частях залежей газа, а также для контроля и наблюдения за изменением газонасыщенности или водонасащенности в некоторых частях продуктивной толщи и перемещением газо-водяного контакта[1].
2.1 Автоматизация фонтанных скважин
Фонтанные арматуры в зависимости от типа комплектуются задвижками с ручным, дистанционным и автоматическим управлением. Задвижки с дистанционным и автоматическим управлением-пневмоприводные от станции управления. Станция управления включает воздушные баллоны, пневмогидравлический насос, бак для жидкости и элементы пневмогидроавтоматики. Воздух для привода насоса берется от баллонов или воздушного компрессора[5]. Станцией можно управлять дистанционно, для чего на сигнальной линии монтируется соленоидный пилотный клапан, срабатывающий от электросигнала с диспетчерского пункта.
Рис. 1. Функциональная схема автоматизации фонтанной скважины
1. Давление на буфере - измерение и сигнализация;
2. Давление в выкидной линии - измерение и сигнализация;
3. Давление затрубное - измерение и сигнализация;
4. Уровень в затрубном пространстве -измерение и сигнализация;
5. Температура в выкидной линии -измерение.
Автоматизация фонтанной скважины также предусматривает автоматическое перекрытие выкидной линии разгруженным отсекателем манифольдным типа РОМ-1. Отсекатель срабатывает автоматически и перекрывает трубопровод при повышении давления в нем на 0,45 МПа (образование парафиновой пробки) и при понижении давления до 0,15 МПа (порыв трубопровода). Для его управления не требуется дополнительной энергии других источников. Манометрами осуществляется местный контроль буферного и затрубного давлений.
2.2 Автоматизация скважины ШСНУ
Автоматизация скважины, оборудованной ШСНУ, может быть местной (локальной) и дистанционной. При местной автоматизации насосные скважины оснащаются станцией управления тип БУС-ЗМ, электроконтактным манометром типа ВЭ-16РБ и манометром для контроля затрубного давления[4]. Станция управления состоит из следующих основных частей:
- силовой части, предназначенной для управления электродвигателем станка-качалки;
- блока управления и защиты, обеспечивающего формирование сигналов управления, контроль состояния оборудования станка-качалки и формирование сигнала аварийного отключения;
- первичного преобразователя давления, предназначенного для формирования аварийного сигнала при повышении или понижении давления в выкидном трубопроводе.
Такая система автоматизации обеспечивает:
- автоматическое управление электродвигателем станка-качалки в аварийных случаях (при обрыве штанг и поломках редуктора, при токовых перегрузках, коротких замыканиях и обрывах фаз, неисправностях насоса);
- отключение электродвигателя по импульсу от электроконтактного манометра при аварийных ситуациях на групповой замерной установке;
- индивидуальный пуск станка-качалки после перерыва в снабжении электроэнергией;
- программный запуск и остановку электродвигателя при периодической эксплуатации скважины.
Рис. 11.1. Функциональная схема автоматизации скважины, оборудованной ШГН
1. Давление на устье скважины - измерение, сигнализация, защита.
2. Температура подшипников двигателя - сигнализация, защита.
3. Ток электродвигателя насоса - измерение, сигнализация, защита.
4. Сопротивление изоляции кабеля – измерение, сигнализация, защита
5. Усилие - динамометрирование.
6. Мощность - ваттметрирование.
7. Состояние насоса - сигнализация, управление.
Заключение
В данной статье рассмотрена автоматизация производственных процессов газовой скважины. Разнообразные системы автоматизированного управления процессом добычи газа позволяют не только управлять технологическим процессом в реальном времени по любому из известных алгоритмов, но и собирать, накапливать и обрабатывать информацию о процессе добычи газа, а также диагностировать работоспособность отдельных узлов и механизмов. Бали рассмотрены две функциональные схемы скважины природного газа.