Станция управления лебедки для очистки нефтяных скважин от асфальто-парафиновых отложений

Задача автоматизации

Разработка станции управления лебедки для очистки нефтяных скважин от асфальто-парафиновых отложений с возможностью гибкой перенастройки под нужды заказчика.

Необходимость разработки

Нефть и газ – основа сегодняшней экономики России. При добыче нефти нефтяникам приходится решать различные по сложности задачи. Одной из них является очистка скважины от асфальто-парафиновых отложений. В процессе подъёма нефтесодержащей жидкости из глубины на поверхность её температура и давление постепенно падает, как следствие на стенках насосно-компрессорной трубы (НКТ) осаждается парафин, который способен за короткое время полностью запечатать скважину. Для очистки НКТ от парафиновых отложений используются различные методы. Самый старый и пока самый надежный – очистка механическими скребками. Для спуска скребков применяются различные типы лебедок: ручные (рукоятку крутит оператор), механизированные (барабан с проволокой вращается электродвигателем), полуавтоматические (работа идет под контролем оператора) и автоматические (не требуют присутствия оператора). Ввиду значительного удаления скважин от мест нахождения обслуживающего персонала особый интерес для нефтяников представляют лебедки, способные длительное время работать в полностью автоматическом режиме без присутствия оператора.

Для того чтобы соответствовать постоянно растущим и изменяющимся требованиям нефтяников компанией «Дебит-Е» (г. Екатеринбург) было принято решение о собственной разработке станции управления с возможностью гибкой перенастройки под нужды заказчика. Именно такие лебедки под общим названием «Лебедка Сулейманова» разрабатывает, производит, продает и обслуживает компания «Дебит-Е». Схема «Лебедки Сулейманова» и станции управления АСА-05 приведена на рис. 1.

Выбор средств автоматизации

Первое время из-за кажущейся простоты алгоритма работы была предпринята попытка реализовать станцию управления на программируемых реле. Но по мере изучения особенностей работы стало понятно, что далеко не всякий контроллер способен справиться с растущими требованиями нефтяников. Выбор в конечном итоге пал на программируемый логический контроллер с мощными вычислительными ресурсами ОВЕН ПЛК304, который стал мозгом всего комплекса. Для программирования используются стандартные языки МЭК 61131-3. Объём скомпилированного кода – 500 Кбайт (и есть возможность его увеличения).

Функциональные возможности ПЛК304 позволяют использовать:

– 1 порт RS-485 master – для общения с исполнительными устройствами.

– 1 порт RS-485 slave – для выхода на систему телеметрии.

– 1 порт RS-232 master – для работы с индикаторной панелью (важна высокая скорость обмена).

– 1 порт RS-232 slave – для работы с модемом (резервный канал телеметрии).

– USB-подключение – для изменения параметров и снятия архивов работы с помощью обычной флешки.

– USB-подключение для GPS приемника (в перспективе).

– DIP-переключатели – для запуска независимой тестовой программы.

– MicroSD карточка – для хранения архивов работы.

– Установленная операционная система (Linux) позволяет реализовать часть функций скриптами, что резко повышает быстродействие основной программы, в ряде случаев – в 20 раз.

На выбор оборудования компании ОВЕН повлияли невысокая стоимость, использование стандартных протоколов, быстрое изготовление и чрезвычайно адекватная техподдержка, а также готовность компании ОВЕН произвести модернизацию контроллеров под специфические задачи.

Результат автоматизации

В результате была разработана принципиально новая станция управления «Лебедкой Сулейманова», которая прошла испытания и успешно функционирует на нескольких крупных месторождениях. Новая станция полностью лишена недостатков предшествующей модели, имеет значительные возможности расширения, легко модернизируется согласно пожеланиям заказчиков, может быть увязана с любой существующей системой телеметрии, предельно проста в настройке и управлении, может работать на открытом воздухе в условиях Крайнего Севера.