решение

Компания стремится самостоятельно разрабатывать и производить передовые продукты контроля труда с надежной производительностью, высоким качеством и передовыми технологиями

Главная страница

方案 для сбора данных RTU для нефтяных насосов

Время публикации:

2020-03-31

Насосная установка — это сокращённое название устройства для добычи нефти с помощью ковшовой насосной установки и глубинного насоса, которое обычно называют «качающейся машиной» (из-за постоянного вертикального движения её ослиного головы, напоминающего поклон). Это одно из самых классических и широко используемых наземных устройств для добычи нефти в нефтедобывающей промышленности.

В нашей стране сбор данных с нефтяных скважин долгое время велся исключительно вручную: рабочие по добыче нефти должны были выезжать на место для сбора таких производственных данных, как диаграммы нагрузки, степень балансировки, давление в обсадной и насосной колоннах, температура нефти и объём добываемой жидкости. Это требовало значительных физических усилий, а точность и надежность данных сильно зависели от ответственности персонала. Кроме того, погодные и транспортные условия часто мешали оперативному получению производственных параметров, что серьёзно ограничивало процесс автоматизации управления нефтяными скважинами.

Продукция NARTU, поставленная компанией Aotuo Technology для нефтедобывающего участка этого месторождения, обеспечивает реальное онлайн-мониторинг параметров скважин — таких как ток, напряжение, температура устья, давление, диаграммы нагрузки, кривые тока и мощности — и позволяет в режиме реального времени диагностировать неисправности работы насосных установок, а также подавать тревоги. Также система поддерживает дистанционное управление запуском и остановкой оборудования, позволяет получать информацию о рабочих параметрах и осуществляет удалённую передачу данных.

Принцип работы РТУ на скважине

RTU устья скважины является центральным блоком системы мониторинга устья, к которому подключаются преобразователи частоты двигателей, интеллектуальные электросчетчики, беспроводные датчики нагрузки и перемещения, а также датчики температуры и давления и другие устройства.

RTU управляет включением, выключением и рабочей частотой двигателя с помощью преобразователя частоты, тем самым регулируя ход насоса. Умный электросчётчик используется для сбора таких параметров, как потреблённая электроэнергия, напряжение, ток, активная и реактивная мощности, а также коэффициент мощности. Беспроводной интегрированный динамометр предназначен для определения закономерностей изменения нагрузки на подвесную точку насоса в зависимости от её перемещения, формируя замкнутую кривую — динамограмму, отражающую рабочий режим насоса за один цикл качания, что позволяет диагностировать состояние оборудования. Датчики давления и температуры, в свою очередь, в режиме реального времени контролируют давление и температуру нефти в выходном трубопроводе.

RTU предоставляет такие интерфейсы связи, как Ethernet и последовательный порт. В районах с плотной концентрацией скважин обычно используется беспроводной мост для создания локальной сети связи; в районах с разбросанными скважинами можно подключиться к сети GPRS с помощью DTU для передачи данных.

Реализация системы мониторинга RTU

Реализация системы мониторинга井口RTU, помимо решения общих для систем мониторинга задач сбора и передачи данных, должна также решить следующие ключевые проблемы:

1. Выбор платформы NARTU

Из принципа работы RTU на устье скважины следует, что внутреннее программное обеспечение RTU относительно сложное и содержит множество модулей, поэтому необходимо использовать многопоточный подход: поток для протокола IEC-104 связи с системой SCADA, потоки для связи с периферийными устройствами Zigbee, потоки для связи с частотными преобразователями, потоки для связи со смарт-счётчиками, поток сбора аналоговых входных сигналов, основной поток (настройка системы, создание подпотоков, анализ неисправностей, хранение исторических данных) и поток настройки и отладки терминала.

Таким образом, аппаратная платформа NARTU основана на процессоре ARM9 и может поддерживать операционную систему Linux с многозадачностью и многопоточностью. Внешние интерфейсы платформы должны включать: Zigbee-интерфейс, интерфейс Ethernet, один интерфейс RS232, три интерфейса RS485, входы DI, выходы DI, входы AI и входы VI и т.д.

2. Проблема синхронизации при сборе диаграмм работы

NARTU поддерживает 3 режима сбора индикаторных диаграмм: беспроводной интегрированный режим нагрузки и перемещения, беспроводной режим нагрузки плюс беспроводной угол перемещения, а также беспроводной режим нагрузки плюс переключатель хода. В процессе сбора индикаторных диаграмм необходимо не только записывать кривую индикаторной диаграммы, но и измерять электрические параметры, такие как кривые тока и мощности. Это требует решения задачи синхронизации сбора индикаторных диаграмм и электрических данных. Прежде всего, модуль измерения электроэнергии должен обладать способностью регистрировать кривые в течение цикла хода поршня. Затем RTU координирует синхронный сбор данных.

После того как RTU получает обычные данные от интегрированного датчика нагрузки, оно отправляет команды на датчик и модуль измерения电量 для сбора диаграмм мощности и电量. Эти команды включают информацию о синхронном времени, количестве точек сбора, периоде хода поршня и т.д. После получения команды на сбор диаграммы мощности или диаграммы电量 прибор начинает обратный отсчёт. По его завершении производится сбор соответствующей диаграммы, что обеспечивает синхронизацию процесса сбора данных.

После завершения сбора диаграмм мощности датчиков данные блоков диаграмм немедленно группируются и передаются в RTU. Во время передачи данных диаграмм мощности RTU генерирует подтверждение для каждой группы данных. Если подтверждения не поступает, прибор повторно отправляет эту группу данных до 3 раз. После окончания передачи данных диаграмм мощности RTU отправляет команду на чтение данных диаграммы электроэнергии, после чего начинается аналогичный процесс передачи данных диаграммы электроэнергии.

3. Способность адаптироваться к окружающей среде

При рассмотрении экологических факторов на нефтяных месторождениях основное внимание уделяется таким условиям, как температура, влажность, запыленность и коррозия на скважинной площадке, которые влияют на аппаратные средства системы мониторинга нефтяных скважин. Например, на пустынных нефтяных месторождениях северо-запада Китая летом особенно высокие температуры, дневная и ночная амплитуда температур очень велика, содержание пыли в воздухе высокое, а уровень солей и щелочей в подземных водах — повышенный. Поэтому для обеспечения автономной работы рабочих станций при проектировании RTU необходимо предусмотреть такие характеристики, как устойчивость к высоким и низким температурам, коррозионная стойкость и защита от пыли. Электронные чипы, используемые в аппаратной платформе RTU, должны быть промышленного класса (от -40°C до 85°C), а также в процессе разработки и производства RTU необходимо провести соответствующие экологические испытания.

Применение NARTU на устье нефтяных скважин

Новый район Циндун 5 расположен в западной части мелководья залива Лайчжоу в Дунъинском районе города Дунъин, и состоит из 8,48-километровой подъездной дороги от городской восточной дамбы до искусственного острова, а также самого искусственного острова. Его структура находится в южной части западного склона Циндунской впадины. На искусственном острове полностью используются ленточные насосы для выкачивания нефти; у каждого скважинного устья установлен шкаф управления RTU. Для сбора диаграмм нагрузки на устьях скважин применяется беспроводная схема с использованием датчиков нагрузки и переключателей хода поршня. RTU управляет электродвигателем через преобразователь частоты, при этом частота хода на месте составляет примерно 0,5 хода в минуту, а ход поршня — около 6 метров.

В рамках проекта построения дистанционной системы учета нефтяных скважин, благодаря использованию распределенной системы управления и технологии RTU, удалось автоматизировать мониторинг эксплуатируемых насосными установками скважин без участия персонала. В частности, после внедрения технологии RTU производство и управление стали полностью автоматизированными, что позволило эффективно проводить расчеты и анализ данных по всем параметрам насосных скважин, получаемым в реальном времени, и выдавать необходимую пользователю информацию. Это повысило уровень безопасности и автоматизации всей системы учета, снизило физическую нагрузку на рабочих при инспекциях и продлило срок службы оборудования.

Ключевые слова:

Цифровое комплексное решение для автоматизации нефтяных месторождений

Контрольная схема объединённой станции NAPLC

Цифровое комплексное решение для автоматизации нефтяных месторождений

Следующее:

Контрольная схема объединённой станции NAPLC