image
energas.ru

Территория Нефтегаз № 11 2016

Автоматизация

01.11.2016 10:00 Программный комплекс «Автотехнолог» – элемент системы импортозамещения программного обеспечения для нефтяной промышленности России
Санкции, направленные против Российской Федерации, в области топливно-энергетического комплекса включают запрет на поставку и использование специального программного обеспечения, используемого российскими и зарубежными фирмами на территории России. В число санкционных программных комплексов попали и программы подбора и диагностики скважинных насосных установок. Введение санкций заставило указанные структуры обратить внимание на российские разработки, одной из которых стал программный комплекс «Автотехнолог», созданный в РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина. Потребность в таких комплексах появилась в связи с переходом нефтяной промышленности на систему интенсификации добычи нефти, при которой увеличилась депрессия на пласт, резко возросло негативное влияние свободного газа и выносимых пластовой жидкостью механических примесей. В настоящее время ПК «Автотехнолог» включает несколько блоков. Программа «Автотехнолог + Соль» работает в диалоговом режиме и позволяет проводить подбор и диагностику любых скважинных насосных установок для добычи нефти (установок электроприводных центробежных насосов, струйных насосов, штанговых насосов, винтовых насосов и т. д.). Программы «Автотехнолог + Энергия» и «Автотехнолог Менеджер штанговых насосов» работают в автоматическом режиме и предназначены для мониторинга работы механизированного фонда скважин, оборудованных установками электроприводных и штанговых насосов, а также для автоматизированного подбора оптимального варианта системы «пласт – скважина – насосная установка». Источником информации для работы данных программных комплексов являются технологический режим и базы данных нефтепромыслового оборудования.
Ключевые слова: импортозамещение, подбор скважинных насосных установок, диагностика, мониторинг, электроприводные насосные установки, струйные насосные установки, штанговые насосные установки, винтовые насосные установки, энергоэффективность.
Ссылка для цитирования: Сабиров А.А., Ивановский В.Н., Герасимов И.Н., Клименко К.И., Красноборов Д.Н. Программный комплекс «Автотехнолог» – элемент системы импортозамещения программного обеспечения для нефтяной промышленности России // Территория «НЕФТЕГАЗ». 2016. № 11. С. 22–26.
Открыть PDF


Антироссийские санкции в области топливно-энергетического комплекса включают, в том числе, запрет на поставку и использование специального программного обеспечения. В число санкционных программных комплексов попали и программы подбора и диагностики скважинных насосных установок. До 2014 г. в российской нефтяной промышленности широко использовались программы SubPump, WellFlow, AutoGraf и др., с помощью которых нефтяные и сервисные компании проводили подбор скважинных насосных установок для добычи нефти по промысловым условиям. Нельзя сказать, что отечественные программные продукты сильно отличались по потребительским качествам от перечисленных программ, в связи с чем такие компании, как «Роснефть», «ЛУКОЙЛ», «Сургутнефтегаз», «Мегионнефтегаз», «Татнефть», «Башнефть», а также сервисные компании «Новомет-Сервис», «РИМЕРА-Сервис» и некоторые другие и до введения санкций использовали отечественные программы подбора и диагностики скважинных насосных установок. Однако наряду с российскими часто использовались и зарубежные программы, а российские филиалы международных сервисных фирм («Шлюмберже», «Бейкер Хьюз» и др.) использовали только зарубежные программы. Также только с помощью зарубежных программ подбиралось оборудование для «морских» скважин.

Введение санкций заставило указанные структуры обратить внимание на российские разработки. Одной из таких разработок стал программный комплекс «Автотехнолог», созданный в РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина.

Первые версии программы «Автотехнолог» появились в 1999 г. и были внедрены на скважинах Западной Сибири. С помощью этой программы подбирались установки электроприводных насосных установок: центробежных, диафрагменных и винтовых. Такая потребность появилась в связи с переходом нефтяной промышленности на систему интенсификации добычи нефти, при которой увеличилась депрессия на пласт, значительно возросло негативное влияние свободного газа и выносимых пластовой жидкостью механических примесей. Упрощенные методики подбора оборудования в осложненных условиях эксплуатации не позволяли проводить оперативно подбор оборудования, в связи с чем наработка до отказа скважинных насосных установок значительно снизилась. Применение ПО «Автотехнолог» и массовый выпуск износостойких установок электроприводных центробежных насосов (УЭЦН) с газосепараторами и диспергаторами позволили переломить ситуацию. В 2000 г. в ПО «Автотехнолог» появился блок подбора установок с газосепараторами, возможность визуализации скважины в 3D-координатах, табличная и графическая формы представления распределения по глубине скважины давления, температуры, количества свободного газа. Увеличение глубин спуска и длины насосных установок потребовало решения вопроса «геометрической вписываемости» оборудования в искривленные скважины, который был решен в 2001 г.
В этом же году ПО «Автотехнолог» получило блок подбора и расчета установок скважинных штанговых насосов. Этот блок позволял подбирать скважинные насосы, газовые якори, центраторы, скребки, определять напряжения в опасных сечениях колонны штанг, обеспечивать равнопрочность штанговых колонн, определять деформацию колонны штанг и истинные значения длины хода плунжера насоса.

Начало использования ПО «Автотехнолог» в Республике Коми и в Пермском крае заставило разработать и внедрить в 2003 г. блок подбора винтовых насосов со штанговым приводом [1]. В этом же году в ПО «Автотехнолог» появился и блок подбора УЭЦН для работы в периодическом или циклическом режимах. Блок позволял с большой точностью рассчитывать глубины подвески оборудования, время накопления и откачки пластового флюида, изменение параметров пластового флюида на приеме насоса, рабочие параметры скважинного оборудования. Данные возможности ПО позволили нефтяникам провести масштабные работы по переводу малодебитных скважин с постоянной в циклическую эксплуатацию. Такой перевод позволил значительно снизить потребление электроэнергии, увеличить наработку до отказа. Необходимо отметить, что с самого начала использования ПО «Автотехнолог» позволяло определять мощностные показатели установок, а также потери мощности в различных узлах оборудования: в кабельных линиях, погружных электродвигателях (ПЭД), колонне насосно-компрессорных труб (НКТ), в насосе. Долгое время эта способность была не востребована, однако начиная с 2007–2008 гг. практически все нефтяные компании России начали разрабатывать и применять на своих объектах элементы программы энергосбережения. Поскольку более 50–70 %
всей потребляемой электроэнергии в нефтедобывающей промышленности приходится на механизированную добычу нефти, возможности ПО «Автотехнолог» в области энергоэффективного подбора оборудования (энергоэффективного дизайна) были высоко оценены нефтяниками.

Возможности определения энергетических потерь в скважинном оборудовании позволили с помощью ПО «Автотехнолог» и расчетного блока «Соль» решить и проблему определения опасных интервалов глубин с точки зрения солеотложения. Эта проблема все острее вставала с развитием интенсивного способа добычи нефти и при увеличении обводненности продукции скважин. Исследования показали [2], что до 50–70 % всех отказов установок ЭЦН в определенных условиях могут быть отнесены на солеотложение в центробежном насосе и на поверхности ПЭД. Блок «Соль» для работы в составе ПО «Автотехнолог» был разработан и представлен в 2007 г., долгое время «обкатывался» на объектах «ТНК-ВР», доказал свою работоспособность и эффективность, после чего стал широко применяться и в других нефтяных и сервисных компаниях.

Все указанное время в ПО «Автотехнолог» вносились усовершенствования, обеспечивающие удобство работы, уточнение расчетов. Постоянно пополнялась база данных (БД) оборудования, с которым программа могла работать, появилась возможность экспорта-импорта данных (как исходных, так и конечных) в промысловые БД нефтяных компаний: БД «Альфа» в Сургуте, БД «Нефтедобыча» в Мегионе, БД OilInfoSistem в компаниях «ТНК-ВР», «ЛУКОЙЛ», «Роснефть». Это позволило сократить время обработки информации, уменьшить количество ошибок, связанных с человеческим фактором.

Расширение технологий одновременно-раздельной добычи (ОРД) нефти потребовало создания блока подбора и расчета специального оборудования, предназначенного для работы в скважинах с несколькими продуктивными объектами. В программе появился блок подбора скважинных и шурфовых насосных установок для работы в системе поддержания пластового давления (ППД). Появление на рынке установок ЭЦН с одним погружным ЭД, двумя протекторами и двумя насосными секциями и отсутствие удобных методик подбора такого оборудования к скважинам привели к созданию блока подбора таких установок. Только после начала использования для подбора этих установок ПО «Автотехнолог» двусторонние УЭЦН начали эффективно эксплуатироваться в скважинах, в том числе в скважинах с боковыми стволами малого диаметра (БСМД).

Появление в арсенале нефтяников новых видов оборудования (малогабаритных УЭЦН 3- и 2А-габаритов; предвключенных мультифазных ступеней и секций, насосных установок с канатными штангами, струйных насосных установок, насосно-эжекторных установок) было поддержано соответствующими блоками подбора и расчета этих видов оборудования, вошедшими в состав расширенного ПО «Автотехнолог».

 

В настоящее время ПО «Автотехнолог + Соль» позволяет осуществлять:

1) подбор скважинного насосного оборудования с электроприводом (УЭЦН, УЭВН, УЭДН) для постоянной и циклической эксплуатации вертикальных, наклонно-направленных, горизонтальных скважин и скважин с БСМД; подбор и обеспечение оптимальных условий эксплуатации предвключенным устройствам (сепараторы и диспергаторы газа, мультифазные ступени и секции; фильтры и сепараторы механических примесей, «конические» вставки или секции ЭЦН);

2) подбор скважинных насосных установок возвратно-поступательного действия (с механическими приводами: СК, ПЦ и др.; с гидравлическими приводами), в том числе при ОРД, при эксплуатации БСМД, при использовании канатных штанг;

3) подбор скважинных насосных установок вращательного действия (штанговые винтовые насосы);

4) подбор скважинных струйных насосных и компрессорных установок, а также насосно-эжекторных установок типа «Тандем» (УЭЦН + струйный аппарат);

5) анализ работы скважинных насосных установок, работающих в нефтяных и водоподъемных скважинах (диагностика, определение основных рабочих параметров);

6) энергоэффективный подбор (дизайн) скважинных насосных установок с определением потерь энергии в каждом элементе оборудования;

7) подбор оборудования для ППД с помощью скважинных, шурфовых и горизонтальных центробежных насосных установок;

8) определение вероятности и интенсивности солеотложения при эксплуатации скважин по узлам скважинного оборудования и по глубине самой скважины.

Диалоговый режим работы с программой подразумевает достаточно длительный и кропотливый процесс подбора, оценки разных вариантов, обоснованного выбора оптимального варианта (хотя полное время подбора оптимального варианта для работы системы «пласт – скважина – насосная установка» не превышает 5–10 минут на скважину). Однако проверка большого массива добывающих скважин на предмет их оптимальной работы (по критерию энергоэффективности, максимальной наработки до отказа, по максимальной добыче нефти и т. д.) с помощью программ, работающих в диалоговом режиме, будет занимать большое время и требовать использования значительного контингента специалистов. Поэтому для подобных работ с 2010 г. начала использоваться программа «Автотехнолог + Энергия».

Данная программа предназначена для мониторинга работы механизированного фонда скважин, оборудованных установками электроприводных насосов. Источником информации для работы данного программного комплекса являются технологический режим и БД нефтепромыслового оборудования. Указанная БД может быть составной частью ПК, а также может храниться в промысловой БД нефтяной или сервисной компании, которая обслуживает анализируемый фонд скважин.

ПК «Автотехнолог + Энергия» базируется на тех же авторских методиках и моделях подбора и диагностики работы системы «скважина – насосное оборудование», которые были разработаны для ПО «Автотехнолог» и хорошо зарекомендовали себя за 15 лет использования данного ПО на объектах России, Казахстана, Азербайджана, Украины и некоторых других стран.

 

Возможности программного обеспечения «Автотехнолог + Энергия»:

1) программа работает в автоматическом и полуавтоматическом режиме;

2) подбор скважинного насосного оборудования с электроприводом (УЭЦН, УЭВН, УЭДН) для постоянной и циклической эксплуатации вертикальных, наклонно-направленных и горизонтальных скважин с уклоном на достижение максимальной энергоэффективности скважины;

3) поузловой расчет потерь электро-
энергии для фактического и нормированного (эталонного) режимов эксплуатации;

4) расчет можно производить по одной скважине, кусту и даже по всему месторождению за конкретный промежуток времени;

5) встроенный функционал автозамены отсутствующих данных;

6) поузловой расчет затрат энергии на подъем жидкости;

7) подбор УЭЦН, УЭВН, УЭДН по условиям минимальных удельных затрат электроэнергии с сохранением дебита жидкости; подбор «эталонного» оборудования для анализируемых скважин;

8) подбор ПЭД, кабельной линии;

9) определение оптимального режима откачки для постоянной и циклической (периодической) эксплуатации;

10) расчет НКТ;

11) расчет фонтанной арматуры;

12) возможность вести подбор как по отечественным, так и по зарубежным производителям, совместно или раздельно;

13) возможность подбирать оборудование одного (комплектная установка) или разных производителей;

14) возможность использовать свой собственный склад оборудования.

Для мониторинга фонда скважин, оборудованных штанговыми насосными установками, был разработан ПК «Автотехнолог – Менеджер штанговых насосов». Эта программа, как и «Автотехнолог + Энергия», обеспечивает анализ работы систем «скважина – насосная установка» на основе данных технологического режима, динамометрирования скважин и данных по используемому оборудованию (БД оборудования). Основой для расчетов и анализа являются методики, разработанные в свое время для подбора и диагностики СШНУ в рамках ПО «Автотехнолог + Соль».

 

Возможности программного обеспечения «Автотехнолог – Менеджер штанговых насосов»:

1) программа работает в автоматическом и полуавтоматическом режиме, имеет возможность проанализировать работу одной или нескольких скважин (до 10 тыс.) за определенный промежуток времени работы;

2) подбор «эталонных» скважинных насосных установок возвратно-поступательного действия с гидроприводом, цепным приводом, станком-качалкой; сравнение работы фактического и «эталонного» оборудования в системе «скважина –
насосная установка»;

3) поузловой расчет потерь электроэнергии для фактического и нормированного (эталонного) режимов эксплуатации;

4) расчет можно производить по одной скважине, кусту и даже по всему месторождению за конкретный промежуток времени;

5) встроенный функционал автозамены отсутствующих данных;

6) возможность производить расчет как с заменой, так и без замены оборудования;

7) поузловой расчет затрат энергии на подъем жидкости;

8) подбор СШНУ по условиям минимальных удельных затрат электроэнергии с сохранением дебита жидкости;

9) построение фактической и теоретической динамограмм;

10) определение оптимального режима откачки для циклической или периодической эксплуатации;

11) подбор СК, колонны штанг;

12) определение оптимальной длины хода и числа качаний;

13) возможность вести расчет без замены оборудования, изменяя только параметры работы привода (СК);

14) возможность гибкой настройки замены, каждого элемента в отдельности или всех выбранных элементов установки.

 

Выводы

1. В России созданы программные комплексы подбора и диагностики нефтедобывающего оборудования, учитывающие все потребности российской нефтяной промышленности и обеспечивающие импортозамещение в данной области.

2. Российский ПК «Автотехнолог» способен работать практически с любыми видами скважинного нефтедобывающего оборудования, в то время как зарубежные аналоги имеют довольно узко направленную специфику (либо ЭЦН, либо СШНУ, либо ШВН и т. д.). Стоимость отечественных программных комплексов ниже, чем зарубежных аналогов, как при приобретении, так и при технической поддержке во время эксплуатации.

3. Российский программный комплекс «Автотехнолог» имеет отработанный блок импорта-экспорта данных в существующие и перспективные промысловые базы данных нефтяных компаний.



← Назад к списку


im - научные статьи.