Размещено на http://www.allbest.ru/

• ОАО «Сургутнефтегаз»

НГДУ «Быстринскнефть»

Цех автоматизации производства

Доклад

на ХХХXI научно-техническую конференцию молодых ученых и специалистов

Анализ причин запутывания проволоки МДС и способы их устранения

Доклад подготовил: Алиев Р.Г.

Научный руководитель: Осташко Р.В.

Сургут 2019 г.

• Содержание
• Введение
• 1. Описание объекта автоматизации
• 1.1 Применение МДС на кустовых площадках НГДУ "Быстринскнефть"
• 1.2 Основные причины отказа МДС
• 1.3 Последствия и их устранение
• 2. Описание предложенного решения
• 2.1 Способ реализации
• 2.2 Альтернативный способ реализации
• 2.3 Выбор способа реализации дополнительных защит
• 3. Комплексная оценка экономической эффективности
• 3.1 Затраты на внедрение
• 3.1.1 Затраты на оплату труда
• 3.1.2 Затраты на материалы
• 3.1.3 Транспортные затраты
• 3.2 Расчет затрат в базовом варианте
• 3.2.1 Транспортные затраты
• 3.2.2 Затраты на оплату труда рабочих
• 3.3 Расчет затрат во внедряемом варианте
• 3.4 Ожидаемый экономический эффект
• Заключение
• Список литературы

Введение

Твердые метановые углеводороды, парафины, присутствуют практически во всех видах нефти. Их содержание может достигать 20 - 28 %.

Иногда их влияние на технологию добычи, сбора и транспорта, подготовку и переработку нефти может быть решающим.

Исследования и наблюдения, проведенные на большом числе месторождений, показали, что при прочих равных условиях прямой связи между содержанием парафина и интенсивностью его отложения нет. Известны случаи интенсивного отложения парафинов даже тогда, когда их доля в нефти очень мала, около 0.4%.

Таким образом, сложность борьбы с отложением парафинов является серьезной научно-технической проблемой, актуальность решения которой возрастает. Это ставит ряд сложных научно-технических задач, как в смысле понимания механизма протекающих процессов, так и в разработке эффективных методов предотвращения нежелательных последствий, вызванных отложением парафина. Отложения парафина в трубопроводах приводят не только к снижению их пропускной способности, возрастанию гидравлических сопротивлений, но и к увеличению стойкости водонефтяной эмульсии, для разрушения которой придется применять более высокие температуры или потребуется больший расход деэмульгатора.

В НГДУ "Быстринскнефть" для борьбы с отложением парафина активно используют механизм депарафинизации скважин (далее по тексту МДС). В целом они справляются со свой задачей, но есть один недостаток, частое запутывание проволоки. Целью мой работы свести к нулю запутывание проволоки, тем самым сократить расходы на устранение последствий ситуации и время простоя МДС.

1. Описание объекта автоматизации

проволока депарафинизация скважина

МДС предназначен для очистки внутренних поверхностей НКТ от асфальто-парафиновых отложений на скважинах, эксплуатирующихся электроцентробежными насосами, и предотвращения образования парафиновых пробок. Лебедка выполнена в виде модульной конструкции, содержащей мотор-редуктор, барабан для проволоки, устройство контроля натяжения проволоки, стойку для установки лебедки на верхнюю часть лубрикатора. В комплект МДС-010 входят также: лубрикаторное уплотнение, скребок (более десяти конструкций), датчик верхнего положения скребка, также контроллер системы управления работой лебедки СУЛС-10(см. Рис.1). При вращении барабана подвешенный на проволоку скребок опускается в скважину на заданную глубину, а после реверса скребок поднимается вверх, очищая стенки НКТ от парафина. Установка позволяет постоянно поддерживать дебит скважины на оптимальном уровне. Периодичность и глубина очистки скважины регулируется и определяется особенностями месторождения.

1.1 Применение МДС на кустовых площадках НГДУ "Быстринскнефть"

На кустовых площадках НГДУ Быстринскнефть" для очистки труб НКТ от парафина используется МДС в количестве 193шт( см. Рис. 2). Станция управления «Лебедкой Сулейманова» ( далее по тексту СУЛС-010) обеспечивает включение, отключение и работу установки в ручном, автоматическом режимах, а также режим запуска от ЭЦН.



Рис. 1. Структура МДС

Станция обеспечивает:

- измерение, индикацию и передачу через интерфейс RS-485 параметров работы МДС;

- возможность передачи информации о работе МДС по телеметрии на центральный диспетчерский пульт;

- смену технологических и защитных уставок;

- автоматическую запись в хронологическом порядке и энергонезависимое хранение 64-х последних изменений состояния уставок.



Рис. 2. МДС на кустовых площадках

1.2 Основные причины отказа МДС

Как в любом автоматизированном устройстве во время работы случаются отказы.

Основные причины отказов программы чистки НКТ:

- выход из строя оборудование автоматизации

- обрыв кабеля

- неисправность электродвигателя.

Выход из строя оборудование автоматизации подразумевает поломку компонентов СУЛС-10 (см. Рис. 4) или одного из датчиков на устье. Большинство поломок предусмотрены заводом и имеют свой код аварии, но есть такие которые контроллер не может обнаружить, что является большим недостатком системы. Самый уязвимый элемент - это узел герконов, который состоит из флажка с магнитом который контролирует натяжение проволоки и двух герконов, которые находятся в крайних положениях флажка. При достижение флажком нижний или верхней точки магнит замыкает герконы и формируется сигнал "провис". Перечень неисправности, которые контроллер не обнаружит:

- обрыв кабеля

- размагничивание магнита флажка

- неисправность датчика сигнала "провис"

- деформация флажка или его люфт

Рис. 4. Схема подключения СУЛС-10

1.3 Последствия и их устранение

Если неисправность электродвигателя не ведет к тяжелым последствиям и легко диагностируется, то другие причины отказа могут привезти к запутыванию проволоки (см. Рис. 4), что значительно усложняет скорейший запуск МДС в работу. Зачастую большое количество проволоки запутывается в корзине таким образом, что ее невозможно распутать, в результате чего проволока приходит в негодность. В связи с этим производится демонтаж барабана и отправка его на перемотку. Это влечет за собой большое количество затрат на транспорт, работу персонала и работу оборудования по перемотке проволоки. В это же время простой МДС влияет на дебит скважины, накопление парафина на стенках НКТ снижает подачу нефти. Для устранения этих последствий прибегают к дорогостоящим решениям, такие как агрегат исследование скважин и агрегат депарафинизации скважин.

Рис. 4. Пример запутывания проволоки

2. Описание предложенного решения

Главная цель работы исправить недостатки заводской системы автоматизации с минимальным изменением схемы. Для обеспечения постоянного контроля целостности кабельной линии и работы узла герконов требуется произвести инверсию сигнала "провис" и изменить место расположения датчиков провиса из крайних положений в центральное. После чего магнит на флажке будет замыкать датчики находясь в среднем положении и размыкать их при выходе из "зоны не провиса" ( см Рис. 5). То есть при неисправности геркона, обрыве кабеля, размагничивания магнита или деформации флажка и его люфта, контроллер получит сигнал провис. Такой способ решает большинство недостатков заводской системы автоматизации.

2.1 Способ реализации

Для реализации данного способа требуется инвертировать сигнал "провис". Это возможно реализовать логическим элементом "НЕ" собранном на базе биполярного транзистора (см Рис. 5).



Рис. 5. Принципиальная схема элемента "НЕ"

Условимся, что Uп, напряжение источника питания относительно минуса питания. Рассмотрим его величину, как логическую единицу, а напряжение, приближенное (сниженное) к минусу питания - логический ноль.

При включении питания на выводе Q1 устанавливается логическая единица, поскольку транзистор закрыт (не пропускает ток), и на его коллектор через резистор R2 подано напряжение питания.

Подадим на вход X1 напряжение логической единицы, тогда через резистор R1 и переход транзистора база-эмиттер потечёт ток, который называют током базы. При этом слой базы насытится электронами, коллекторный переход станет проводить ток, т.е. транзистор откроется, и на его коллекторе напряжение упадёт почти до нуля, при этом на выходе Q1 установится логический ноль.

- При подаче на вход X1 логической единицы, на выходе Q1 установится логический ноль;

- При подаче на вход X1 логического нуля, на выходе Q1 установится логическая единица.

Плюсы данного способа:

- простота в монтаже

- низкая цена комплектующих

- не требует доработки стойки МДС

Минусы данного способа:

- требуется самостоятельно изготовить плату логического элемента

- не известна надежность схемы, так как ранее не применялась

2.2 Альтернативный способ реализации

Предлагаю использовать емкостные взрывозащищенные выключатели (датчики) серии NAMUR - это взрывозащищённое электрооборудование, которое допущено к применению на объектах с повышенным риском взрыва, во взрывоопасных зонах, в местах, где смеси с воздухом горючих газов, паров или пыли способны взрываться при наличии источника поджигания. При приближении (удалении) к (от) чувствительной поверхности выключателя объектов, относительная диэлектрическая проницаемость (еr) которых выше единицы изменяется электрическая ёмкость высокочастотного генератора выключателя. Это изменение преобразуется в изменение выходного тока выключателя (ток потребления). Выходной ток увеличивается при приближении контролируемого объекта к чувствительной поверхности выключателя и уменьшается при удалении контролируемого объекта.

Датчик подключается к блоку сопряжения, который предназначен для питания индуктивных бесконтактных особо взрывобезопасных выключателей (датчиков) с видом взрывозащиты 0ExiaIICT6 или 0ExiaIICT4 "искробезопасная электрическая цепь" по ГОСТ 12.2.020-76 и для преобразования слаботочного аналогового сигнала, поступающего от датчика, в сигнал оптрона для управления исполнительными устройствами промышленной автоматики (см Рис. 6).

Блок сопряжения обеспечивает:

- Гальваническую развязку датчика с исполнительным устройством.

- Преобразование слаботочного сигнала датчика в выходной сигнал оптрона для управления исполнительным устройством с одновременной индикацией замкнутого состояния выхода (желтый индикатор).

- Инверсию состояния выхода канала установкой перемычки между контактами 3-4.

- Контроль исправности датчика и линии связи с датчиком (короткое замыкание, обрыв провода).

- Световую индикацию (красный индикатор) и размыкание выходов рабочего канала при обнаружении в нем неисправности.

- Формирование обобщенного сигнала “АВАРИЯ” (красный индикатор) и размыкание контактов аварийного канала при неисправности в рабочем канале.

Рис 6. Схема подключения бесконтактного магнитного датчика с блоком сопряжение НАМУР

Плюсы данного способа:

- заводское исполнение всех элементов

- высокая наработка на отказ

- в схеме не требуются магниты

Минусы данного способа:

- высокая цена комплектующих

- сложность в монтаже

- требуется доработать стойку МДС

2.3 Выбор способа реализации дополнительных защит

Рассмотрев оба способа, мой выбор падает на первый, с логическим элементом "НЕ". Он обеспечивает те же защиты что и альтернативный способ. Не требует доработки стойки МДС, что очень трудозатратно, так как необходима, отключить и демонтировать МДС. Очень прост в монтаже и обслуживание. Имеет низкую цену и время внедрение.

3. Комплексная оценка экономической эффективности

3.1 Затраты на внедрение

Рассчитаем затраты на внедрение. Расчет произведем для монтажа оборудования на одной МДС.

3.1.1 Затраты на оплату труда

Для работ по установке одного оборудования потребуются следующие работники: 2 слесаря по КИПиА 4 разряда.

Среднемесячная заработная плата одного слесаря по КИПиА 4 разряда (за период с января 2018г. по декабрь 2018г.) составляет - 65 038,25 руб.

Баланс рабочего времени (за период января 2018г. по декабрь 2018г.) - 134,54 часов (в среднем в месяц).

Среднечасовая зарплата одного слесаря по КИПиА 4 разряда (за период с января 2018г. по декабрь 2018г.) составляет:

65 038,25 руб./мес. : 134,54 часов = 483,41 руб./час.

Время работы каждого слесаря по КИПиА 4 разряда - 0,65 чел.час.

Итого затрат на оплату труда рабочих, занятых на установку одного оборудования:

483,41 руб./час. * 0,65 чел.час * 2= 628,44 руб.

3.1.2 Затраты на материалы

Для установки одного оборудования потребуются следующие материалы:

1. Резистор углеродистый 0.5 Вт, 68 кОм, 5% - 1шт.

Цена кабеля за 1 штуку - 3 руб.

2. Резистор углеродистый 0.5 Вт, 820 кОм, 5%- 1 шт.

Цена кабеля за 1 штуку - 3 руб.

3. Транзистор BC556B.112, PNP 65В 0.1А 0.5Вт [TO-92]- 1 шт.

Цена кабеля за 1 штуку - 5 руб.

4. Клеммная колодка на DIN рейку, 2 вывод(-ов) 10 AWG, 6 мм - 2 шт.

Цена кабеля за 1 штуку - 85 руб.

5. МГТФ 0.75 кв.мм, Провод монтажный, за 1м - 1 метр.

Цена кабеля за 1 метр - 63 руб.

Процент отклонения в стоимости материалов по НГДУ (за период с января 2018г. по декабь 2018г.) = 5,72% (коэф. - 1,0572)

Итого затрат на материалы:

(63 руб./м. * 1 м. + 3 руб./шт. * 20 шт. + 3 руб./шт. * 20 шт. + 5 руб./шт. * 1 шт. + 85 руб./шт. * 2 шт.) * 1,0572 = 378.48 руб.

3.1.3 Транспортные затраты

Для определения пробега, рассчитаем среднее расстояние от ПАТ до кустов, оборудованных станциями управления «СТЭФА». В таблице 1 приведены средние расстояния от ПАТ до кустов по цехам.

Таблица 1. Исходные данные по ЦДНГ.

Параметр	ЦДНГ1	ЦДНГ2	ЦДНГ3	ЦДНГ4	ЦДНГ5	ЦДНГ6
Кол-во оборуд-ых кустов станциями МДС	41	58	44	12	12	26
Среднее расстояние от ПАТ до кустов, км	4,34	6,30	5,25	5,57	9,11	5,71

Среднее расстояние до куста = Сумма расстояний/ Количество цехов

Среднее расстояние до куста = 6,8 км.

Для доставки работников, укладки кабеля, монтажа оборудования потребуется один УАЗ Pickup выполняющий работу в течение 0.65 часов и пробег 13,6 км. (в обе стороны за 1 рейс).

Тарифы на автотранспорт:

694 руб/час. - тариф за час работы УАЗ-23632 Pickup

5 руб/км. - тариф за км пути УАЗ-23632 Pickup

1,0203 - коэффициент отклонения транспортных услуг в планово-учётных ценах от фактической себестоимости (за период с января 2018г. по декабрь 2018г.)

Итого затрат на транспорт:

(0.65 час * 694 руб./час + 13,6 км. * 5 руб./км.) * 1,0203= 529.64 руб.

Итого затрат на установку одного оборудования, силами ЦАП без накладных расходов:

628,44 руб. + 378.48 руб. + 529.64 руб. = 1536,60 руб.

3.2 Расчет затрат в базовом варианте

Произведем расчет затрат в базовом варианте - затраты на работы, связанные с выходом из строя МДС до модернизации.

Затраты на перемотку проволоки на барабане (по уровню факта за период с января 2018г. по декабрь 2018г.).

3.2.1 Транспортные затраты

Для устранение последствий запутывание проволоки необходима Паропередвижная установка, выполняющая работу в течение 1.5 часа, для демонтажа барабана лебедки необходим гидравлический подъемник гидроманипулятор ИФ-300 в течение 0.3 часа дважды.

Для подготовки скважины после простоя МДС потребуется один Агрегат исследование скважин, выполняющий работу в течение 4 часа и пробег 13,6 км. (в обе стороны за 1 рейс) в 32% случаев. В 22.5% случаев требуется после простоя МДС один Агрегат депарафинизации скважин, выполняющий работу в течение 4 часа и пробег 13,6 км. (в обе стороны за 1 рейс), совместно с автоцистернами.

Для доставки работников, оборудования потребуется один УАЗ-23632 выполняющий работу в течение 6 часов и пробег 13,6 км. (в обе стороны за 2 рейса).

1 449 руб./час - тариф за час работы Гидроманипулятор ИФ-300

1 602 руб./час - тариф за час работы Паропередвижная установка

1 309 руб./час - тариф за час работы Агрегат исследование скважин

1 674 руб./час - тариф за час работы Агрегат депарафинизации скважин

1 196 руб./час - тариф за час работы Автоцистерна нефтепромысловая

694 руб/час. - тариф за час работы УАЗ-23632 Pickup

5 руб/км. - тариф за км пути УАЗ-23632 Pickup

1,0203 - коэффициент отклонения транспортных услуг в планово-учётных ценах от фактической себестоимости (за период с января 2018г. по декабрь 2018г.)

Итого затрат на транспорт:

(0.6 час * 1 449 руб./час + 1.5 час * 1 602 руб./час + ((4 час * 1 309 руб./час )*0.32)+(( 4 час *1 674руб./час+ 4 час * 1 196 руб./час)*0.225) + 6 час * 694 руб./час + 13,6 км.*2 * 5 руб./км.) * 1,0203 = 12071,09 руб.

3.2.2 Затраты на оплату труда рабочих

Для устранение запутывание проволоки, демонтажа и монтажа барабана, отпаривание барабана после удаление остатков проволоки и отпаривание лубрикатора, проведение ППР МДС требуется два оператора по добычи нефти 4 разряда выполнявших работу 6 часов.

Среднемесячная заработная плата одного оператора по добыче нефти и газа 4 разряда (за период с января 2018г. по декабрь 2018г.) составляет - 77 482,42 руб.

Баланс рабочего времени (за период с января 2018г. по декабрь 2018г.) - 139,05 часов (в среднем в месяц).

Среднечасовая заработная плата одного оператора по добыче нефти и газа 4 разряда (за период с января 2018г. по декабрь 2018г.) составляет:

77 482,42 руб./мес. : 139,05 часов = 557,23 руб./час.

Время работы оператора по исследованию 4 разряда для перемотки проволоки на барабане - 0,75 чел.час.

Среднемесячная заработная плата одного оператора по исследованию скважин 4 разряда (за период с января 2018г. по декабрь 2018г.) составляет - 78 942,53 руб.

Баланс рабочего времени (за период с января 2018г. по декабрь 2018г.) - 142,56 часов (в среднем в месяц).

Среднечасовая зарплата одного оператора по исследованию скважин 4 разряда (за период с января 2018г. по декабрь 2018г.) составляет:

78 942,53 руб./мес. : 142,56 часов = 553,75 руб./час.

Итого затрат на оплату труда рабочих, занятых отогревом фонтанной арматуры:

557,23 руб./час. * 6 чел.час *2 + 553,75 руб./час. * 0,75 чел.час = 7102,04 руб.

Итого затрат на устранение последствий запутывание проволоки МДС:

12071,09 руб. + 7102,04 руб. = 19 173,13 руб.

3.3 Расчет затрат во внедряемом варианте

Произведем расчет затрат на работы, связанные с выходом из строя узла герконов во внедряемом варианте. Затраты складываются из затрат на оплату труда рабочих и транспортных затрат.

Для работ по устранению неисправности аналогичен с внедрением этого оборудования потребуются следующие работники: 2 слесаря по КИПиА 4 разряда.

Среднемесячная заработная плата одного слесаря по КИПиА 4 разряда (за период с января 2018г. по декабрь 2018г.) составляет - 65 038,25 руб.

Баланс рабочего времени (за период января 2018г. по декабрь 2018г.) - 134,54 часов (в среднем в месяц).

Среднечасовая зарплата одного слесаря по КИПиА 4 разряда (за период с января 2018г. по декабрь 2018г.) составляет:

65 038,25 руб./мес. : 134,54 часов = 483,41 руб./час.

Время работы каждого слесаря по КИПиА 4 разряда - 0,65 чел.час.

Итого затрат на оплату труда рабочих, занятых на установку одного оборудования:

483,41 руб./час. * 0,65 чел.час * 2= 628,44 руб.

Транспортные затраты:

694 руб/час. - тариф за час работы УАЗ-23632 Pickup

5 руб/км. - тариф за км пути УАЗ-23632 Pickup

1,0203 - коэффициент отклонения транспортных услуг в планово-учётных ценах от фактической себестоимости (за период с января 2018г. по декабрь 2018г.)

Итого затрат на транспорт:

(0.65 час * 694 руб./час + 13,6 км. * 5 руб./км.) * 1,0203= 529.64 руб.

Итого затрат во внедряемом варианте без накладных расходов:

628,44 руб. + 529.64 руб. = 1158,08 руб.

3.4 Ожидаемый экономический эффект

Ожидаемый экономический эффект от реализации дополнительных защит можно посчитать исходя из статистики по запутыванию проволоки за последнее четыре года, в средне в год регистрируется 38,25 запутывания проволоки. В базовом варианте это приводит к затратам на сумму 733 372,20 руб. С учетом суммы на внедрение и устранение возможных аварий экономия составляет 421 707,26 руб. в первый год и 689 075,66 в последующие года. При том что в базовом варианте, при простое МДС значительно снижается дебит нефти, но так как каждая скважина это частный случай, не имеется возможным посчитать точные потери.

Заключение

Решение большинства задач работы предприятия может базироваться исключительно на внедрении современных систем автоматизации, поскольку именно они могут дать наиболее быстрый эффект в расчете на единицу капитальных вложений.

Внедрение данного инженерного решения повысит оперативность реагирования в случаях нештатных ситуаций. Это поможет предотвратить запутывание проволоки. И как следствие, экономия времени работы персонала и техники, связанные с ликвидацией последствий нештатной ситуации.

И конечно не стоит забывать, что работаем мы на предприятии, основная задача которого, добыча нефти. А значит, пока скважина исправно очищается от отложений парафина, эта задача успешно выполняется.

Список литературы

1. Смирнов В.В. Локальные зоны электрообогрева. Проблема замерзания обратных клапанов устьевой арматуры. // Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело». 2012. №5.

2. Комплекты электрообогрева локальных зон. Описание на сайте производителя. Метод доступа: http://www.ntces.ru/services/heated/complete_ sets_of_electric_heating.php

3. Станция управления электрообогревом фонтанной арматуры СТЭФА. Руководство по эксплуатации. НПП ООО «Горизонт».

4. Комплект электрообогрева фонтанной арматуры «КЭФ-362-53-509». Руководство по эксплуатации. ОАО НТЦ «Энергосбережение».

5. Автоматическое реле тока EPP-620. Инструкция по эксплуатации. Евроавтоматика «F&F»

6. Преобразователь AV50/4-20M. Руководство по эксплуатации. ЗАО НПО «Интротест».

Размещено на Allbest.ru

...