+7 (3812) 66 01 25

Карта сайта

Интеллектуальные решения для промышленной автоматизации

Решения для куста скважин


Highslide JS

Типовые решения для куста скважин на основе технологии "Беспроводных сенсорных сетей".

Беспроводное решение для нефтедобычи.

Основная концепция

На современном нефтепромысле с целью построения системы мониторинга и дистанционного управления объектами, расположенными на кусте скважин, а также автоматического регулирования работы УЭЦН, необходимо объединить такие устройства, как кустовой контроллер, контроллеры телеметрии, станции управления УЭЦН, АГЗУ, счетчики электроэнергии, и др. в единую сеть передачи данных.

Очень часто такая задача решается прокладкой проводных каналов связи на основе интерфейса RS-485. Не смотря на надежность подобных каналов, существуют ситуации, когда необходимо резервирование, либо ситуации при которых прокладка кабелей невозможна или нерентабельна. В случае резервирования значительно снижается вероятность потери наблюдаемости и дистанционного управления технологическими процессами на кустовых площадках. Это актуально для кустов с недостаточно надежными эстакадными сооружениями, для кустов с повышенной вероятностью повреждения информационного кабеля (например во время строительных работ). Зачастую необходимо уже запустить систему мониторинга и управления, в условиях еще не завершенной инфраструктуры кустовой площадки. Прокладка кабелей в таких случаях невозможна в связи с отсутствием эстакад, кабель-каналов, площадок и др. В некоторых случаях прокладка кабелей нерентабельна, т.к. площадочные и меж-площадочные (в случае двух-площадочных кустов) объекты значительно удалены друг от друга, что вызывает резкое увеличение стоимости кабеля. Все вышесказанное говорит о целесообразности построения на кустовой площадке недорогих беспроводных каналов передачи данных на основе современных технологий, объединяемых под общим названием "беспроводные сенсорные сети". Главными особенностями подобных систем являются многолетняя автономная работа передатчиков за счет сниженного энергопотребления, а также отсутствие платного лицензирования частотного диапазона за счет сниженной мощности передачи. Сами промышленные модемы и терминалы также отличаются очень низкой стоимостью. За счет поддержки Mesh-топологии и автоматической самоорганизации сенсорные сети отличаются высокой надежностью, скоростью пуско-наладки и восстановления. Основным стандартом данных технологий является стандарт ZigBee, который стремительно завовевывает различные ниши рынка радиосвязи с начала нового тысячелетия.

Наше беспроводное решение для нефтедобычи позволяет решить многие проблемы обслуживания кустового оборудования, и является основой технологии "безлюдный куст".

Описание объекта

Кустовая площадка представляет собой ограниченную территорию месторождения, на которой подготовлена специальная площадка для размещения группы нефтедобывающих и нагнетательных скважин, нефтегазодобывающего оборудования, служебных и бытовых помещений и т.п. Размер кустовой площадки в длину, как правило, не превышает 500м.

Исходные данные для применения беспроводных технологий передачи данных следующие:

  1. Мониторинг добывающей скважины – давление буферное и затрубное;
  2. Мониторинг нагнетательной скважины – давление и расход;
  3. Мониторинг и управление ЭЦН скважин- полный дистанционный доступ к контроллеру станции управленияи, снятие архивной информации;
  4. Замерная установка (информация выводится по протоколу Modbus RTU);
  5. Блок дозирования реагентов (информация выводится по протоколу Modbus RTU);
  6. Мониторинг уровня в дренажной емкости;
  7. Контроль расхода электроэнергии (мониторинг) – место установки счетчиков ЭЭ в КТПНУ;
  8. Мониторинг, управление электроприводными задвижками (информация выводится по протоколу Modbus RTU);
  9. Видео мониторинг состояния куста (обзор) – установка на прожекторных мачтах;
  10. Информация с кустовой площадки выводится по ВОЛС или радиоканалу ШПД, интерфейс Ethernet;
  11. Климатические условия ХМАО;
  12. Климатические условия для оборудования, установленного в блоке аппаратном (-5, +55С).

Технология беспроводной системы передачи данных с применением современной общекустовой станции управления на кустовой площадке с функцией мониторинга УЭЦН выполняет следующие функции:

  1. Чтение/запись по протоколу Modbus RTU параметров замерной установки АГЗУ, блока дозирования реагентов БДР, счетчиков электроэнергии, блоков электрозадвижек, контроллеров расширения сигналов ТИТ, ТС, ТИИ, ТУ;
  2. Чтение по протоколу Modbus TCP параметров с контроллеров станций управления УЭЦН, камер видеонаблюдения;
  3. Хранение информации в кустовой базе данных от 2 до 365 суток;
  4. Обеспечение бесперебойного питания в случае пропадания напряжения в течении трех часов;
  5. Поддержка технологии мониторинга и адаптивного управления механизированным фондом скважин «ARTLIFTCONTROL™».

Состав системы

Состав (комплектация) системы включает в себя следующие основные модули, согласно перечня исходных данных:

    1. В качестве общекустовой станции управления применяется комплекс телемеханики «Crossmaster2™», производства ООО «Кросс-Автоматика». Данный комплекс выполнен по технологии встраиваемых одноплатных компьютеров, сертифицирован и успешно эксплуатируется с 2006 г. Основные характеристики комплекса см. по ссылке. «Crossmaster2™» поддерживает следующие беспроводные технологии применимые к кустовой площадке:
      • WiFi 802.11;;
      • ZigBee;;
      • Беспроводные системы связи в частотах 433 МГц, мощностью до 100мВт;
      • WiMax;
      • FM;
      • Bluetooth;
      • TETRA и др.

«Crossmaster2™» открыт для описания протоколов ModBus различных устройств. «Crossmaster2™» может работать под управлением ОС Windows или Linux, в штатном варианте поставляется с предустановленной ОС Windows Embedded.

  1. Мониторинг добывающей скважины – контроль давления буферного и затрубного. Зона установки датчиков является взрывоопасной. Применяемые преобразователи должны соответствовать классу взрывозащиты при установке непосредственно на устье или должны быть развязаны с помощью барьеров искробезопасности при установке на отдалении от устья. Устанавливаемое оборудование должно иметь разрешение на применение от Ростехнадзора. При применении датчиков давления с поддержкой HART протокола возможно использование беспроводной технологии ZigBee; и автономных взрывозащищенных преобразователей HART-ZigBee; с поддержкой Modbus RTU по одному на каждый датчик давления. При применении обычных (4-20мА) датчиков давления предлагается использовать блок устьевой телеметрии (БУТ1 структурная схема в приложении 4), устанавливаемый на эстакаде. От датчиков давления до БУТ1 прокладывается сигнальный кабель. БУТ1 содержит 8 ТИТ и способен объединить 4 устья. БУТ1 должен запитываться от шкафа ПРС или отдельным кабелем.

  2. Мониторинг нагнетательной скважины – давление и расход. Нагнетательные скважины кустовой площадки (КП), как правило, объединены в блоки гребенок (БГ). Давление измеряется в общем коллекторе (один сигнал ТИТ 4-20 мА), расход по направлениям (примерно 5 сигналов ТИИ). Помещение БГ взрывоопасная зона В-1а. Все оборудование, размещаемое внутри, должно соответствовать требованиям по взрывозащите. В БГ возможно применение беспроводной технологии ZigBee; совместно с вторичным блоком преобразователей расхода и давления, имеющего выход RS-485 и протокол обмена ModBus RTU. Вторичный блок и преобразователь RS-485 – ZigBee; должны быть взрывозащищенного исполнения.

  3. Замерная установка (информация выводится по протоколу Modbus RTU). Замерная установка, как правило, имеет свой контроллер с RS-485 портом и протоколом Modbus RTU. Контроллер расположен в отдельно стоящем помещении в невзрывоопасной зоне. В АГЗУ возможно применение беспроводной технологии ZigBee; или WiFi 802.11;.

  4. Блок дозирования реагентов (информация выводится по протоколу Modbus RTU). Блок дозирования реагентов подключается по аналогии с АГЗУ.

  5. Мониторинг уровня в дренажной емкости. На дренажной емкости используются датчики уровня с сигналом ТС. Наиболее целесообразно подключить сигналы ТС кабелем.

  6. Контроль расхода электроэнергии (мониторинг) – место установки счетчиков ЭЭ в КТПНУ. Современные счетчики электроэнергии выпускаются с поддержкой беспроводных технологий GSM или ZigBee; с протоколом ModBus RTU. Комплекс телемеханики «Crossmaster2™» позволяет подключить данные счетчики без применения дополнительного оборудования. Счетчики электроэнергии без встроенных беспроводных технологий, но имеющие RS-485 выход с протоколом ModBus RTU можно подключить через преобразователи RS-485 – ZigBee; или RS-485 – WiFi 802.11; (со встроенным преобразователем Modbus RTU в Modbus TCP).

  7. Мониторинг, управление электроприводными задвижками (информация выводится по протоколу Modbus RTU). Мониторинг, управление электроприводными задвижками осуществляется по технологии ZigBee; или WiFi 802.11; через блок устьевой телеметрии БУТ1, в случае если задвижки устанавливаются непосредственно на устье скважины.

  8. Видео мониторинг состояния куста (обзор) – установка на прожекторных мачтах. Видео мониторинг осуществляется камерами с поддержкой WiFi 802.11;. Комплекс «Crossmaster2™» принимает видеоряд, архивирует и по запросу передает пользователю. «Crossmaster2™» анализирует видеоряд с камер наблюдения и сообщает в систему телемеханики о событиях зафиксированных на КП.

Во всех вариантах реализации в качестве общекустовой станции управления показан комплекс телемеханики «Crossmaster 2™». Программное обеспечение Crossmaster 2™ состоит из модулей сопряжения с периферийным кустовым оборудованием, первичной обработки и хранения данных.

Crossmaster 2™ может быть сконфигурирован на прием параметров по проводным каналам передачи данных, беспроводным WiFi, ZigBee, GSM и передачу данных по ВОЛС, TETRA или WiMax с поддержкой Ethernet. «Crossmaster 2™» может совмещать встроенное прикладное ПО с прикладным ПО сторонних производителей.

Варианты решений

Составляющие экономического эффекта

Внедрение технологии беспроводной системы передачи данных на кустовой площадке с функцией мониторинга УЭЦН дает нижеследующие составляющие технического эффекта:

  1. Использование общекустовой станции управления «Crossmaster2™» позволяет использовать следующие беспроводные технологии: WiFi, ZigBee, GSM беспроводные системы связи в частотах 433 МГц, мощностью до 100мВт, WiMax, FM, TETRA и др. «Crossmaster2™» также поддерживает технологию мониторинга и адаптивного управления механизированным фондом скважин «ARTLIFTCONTROL™».
  2. «Crossmaster2™» обеспечивает доступ и управление технологическим процессом кустовой площадки с ноутбука по системе беспроводной связи WiFi в любой точке месторождения, охваченной сетью.
  3. При внедрении вторичных приборов (контроллеров) содержащих модули беспроводной связи WiFi, ZigBee отсутствует необходимость монтировать кабель связи с данными устройствами.
  4. При внедрении технологии беспроводной связи WiFi в сочетании с Modbus TCP позволяет увеличить частоту чтения параметров с периферийных устройств до 200 мс.
  5. При внедрении технологии беспроводной связи ZigBee можно организовать Mesh-сеть и передавать сигналы на значительные расстояния. Технология ZigBee позволяет строить RTLS – систему позиционирования в реальном времени, использовать RFID-метки для контроля доступа на кустовую площадку.
  6. Применение технологии беспроводной связи ZigBee в сочетании с ВОЛС освобождает лицензируемые частоты.


Связь со специалистом

Вы можете задать вопрос. Для этого заполните все поля и отправьте сообщение. Ответ будет отправлен на указанный электронный адрес в ближайшее время.

  

Заказать звонок

Мы перезвоним вам в ближайшее время. Пн-Пт с 9:00 до 18:00 по Мск.