Настольный макет установки электроцентробежного насоса (УЭЦН)

Описание

Оборудование предназначено для размещения на учебном рабочем месте и позволяет наглядно представить установку электроцентробежного насоса без использования крупногабаритного полномасштабного макета скважины. Такой формат делает решение удобным для оснащения учебных аудиторий, лабораторий и специализированных кабинетов нефтегазового профиля.

Настольный макет может использоваться как элемент комплексной подготовки обучающихся по эксплуатации нефтяных скважин. В реализованном учебном комплексе УЭЦН применяется совместно со специализированным программным обеспечением, станцией управления УЭЦН, скважинным уровнемером, автоматизированной групповой замерной установкой и другими аппаратными и программными компонентами. Программная часть комплекса обеспечивает выполнение учебных сценариев по работе с УЭЦН, фонтанной арматурой, уровнемером, станцией управления, АГЗУ и установкой дозирования реагента.

Назначение

Настольный макет предназначен для использования при теоретической и практической подготовке по направлениям, связанным с эксплуатацией нефтяных скважин и механизированной добычей нефти. Решение позволяет связать изучение устройства УЭЦН с технологическими операциями, которые выполняются при подготовке скважины к пуску, запуске насосного оборудования, выводе скважины на режим, контроле рабочих параметров, регулировании режима эксплуатации и диагностике отклонений в работе оборудования.

УЭЦН относится к погружным насосным установкам, применяемым для механизированной эксплуатации нефтяных скважин. В процессе обучения важно не только изучить назначение оборудования, но и понимать взаимосвязь работы погружного оборудования с наземной системой управления, средствами контроля параметров скважины и технологическим режимом добычи. Именно поэтому настольный макет может применяться совместно с программными и аппаратными средствами тренажерного комплекса, формируя единое учебное представление о работе скважины, оборудованной УЭЦН.

В составе фактически реализованного тренажера предусмотрена отдельная установка электроцентробежного насоса, а также отдельная станция управления УЭЦН с контроллером «Электон-10.1». Кроме того, комплекс включает скважинный уровнемер SUDOS-mini 2, расчетные блоки и средства отображения информации.

Возможности применения в учебном процессе

Настольное исполнение УЭЦН позволяет использовать физический макет непосредственно на рабочем месте обучающегося или в демонстрационной зоне лаборатории. Он может применяться при изучении назначения установки электроцентробежного насоса, принципов механизированной эксплуатации скважин, взаимодействия погружного оборудования с наземными средствами управления и общей последовательности технологических операций при эксплуатации скважины.

Особое значение имеет совместное использование физического макета и программной модели. В составе учебного комплекса обучающийся работает не только с представлением оборудования, но и с моделируемыми технологическими параметрами скважины. Это позволяет рассматривать УЭЦН как часть системы эксплуатации скважины, в которой режим работы насосной установки связан с уровнем жидкости, давлением, дебитом, частотой питания электродвигателя, настройками станции управления и другими технологическими параметрами.

Программно-аппаратное исполнение тренажера позволяет объединять работу с виртуальной моделью месторождения и специализированными аппаратными элементами. В составе поставленного комплекса обучающийся взаимодействует с сенсорными экранами, скважинным уровнемером, контроллером станции управления УЭЦН и другими средствами, выполняя операции контроля параметров скважины, запуска и регулирования оборудования, проведения измерений и диагностики неисправностей.

Учебные операции и сценарии

В составе тренажерного комплекса модуль УЭЦН используется для изучения и отработки широкого перечня операций, связанных с эксплуатацией механизированной нефтяной скважины. Предусмотрены сценарии осмотра оборудования, проведения измерений, подготовки скважины к работе, запуска, вывода на режим, регулирования и диагностики.

Обучающийся может последовательно изучать работу скважины от первоначального осмотра оборудования до выбора и корректировки технологического режима эксплуатации.

В число предусмотренных учебных операций входят:

• осмотр и поиск неисправностей фонтанной арматуры;
• осмотр и поиск неисправностей станции управления УЭЦН и трансформатора;
• проверка скважинного уровнемера;
• монтаж скважинного уровнемера;
• измерение статического уровня жидкости и затрубного давления;
• измерение буферного и линейного давления;
• подготовка скважины к пуску;
• выполнение пробного пуска для определения направления вращения вала;
• запуск установки на минимальной частоте в соответствии с технологической инструкцией;
• запуск скважины после глушения или кратковременной остановки;
• опрессовка клапанов и лифта насосно-компрессорных труб;
• выполнение опрессовки с применением ЦА-320;
• занесение полученных данных в карту вывода скважины на режим;
• измерение динамического уровня и затрубного давления;
• вывод скважины на технологический режим;
• построение регулировочных кривых;
• выбор оптимального режима эксплуатации скважины с УЭЦН;
• регулирование работы УЭЦН;
• исследование прямых и косвенных параметров работы установки;
• определение причин отклонений от нормального режима;
• диагностика неисправностей оборудования;
• регулирование штуцера;
• измерение дебита скважины с использованием АГЗУ;
• изменение частоты тока;
• работа с блоком автоматики станции управления УЭЦН;
• расчет необходимого напряжения отпайки трансформатора;
• выполнение операций, связанных с установкой дозирования реагента.

Работа с системой управления УЭЦН

Для полноценного изучения процесса эксплуатации насосной установки настольный макет может использоваться в составе учебного комплекса совместно со станцией управления УЭЦН. В фактически поставленном комплексе применяется контроллер «Электон-10.1», воспроизводящий интерфейс и объем информации реального прибора.

Контроллер станции управления предназначен для работы в составе учебной системы и обеспечивает информационное взаимодействие с внешними компонентами. Предусмотрена возможность обновления его программного обеспечения штатными средствами, а также информационного обмена с внешними системами. Дисплей контроллера имеет четыре строки по двадцать символов.

Использование физического макета УЭЦН совместно со станцией управления позволяет рассматривать эксплуатацию установки комплексно: от общего устройства насосного оборудования до выбора режима работы, изменения частоты, контроля параметров и анализа отклонений.

Работа со скважинным уровнемером

В учебный комплекс также включен скважинный уровнемер SUDOS-mini 2, используемый для подключения к имитатору учебного месторождения. Прибор обеспечивает отображение эхограмм и используется при определении уровня жидкости и затрубного давления.

Благодаря этому обучающийся может изучать взаимосвязь режима эксплуатации УЭЦН с состоянием скважины и результатами измерений. Учебные сценарии предусматривают проверку и монтаж уровнемера, определение статического и динамического уровней, измерение затрубного давления и дальнейшее использование полученной информации при выводе скважины на режим.

Такой подход позволяет рассматривать работу УЭЦН в контексте реальной технологической задачи эксплуатации скважины, когда решение об изменении режима принимается не изолированно, а на основании контролируемых параметров.

Изучение режимов эксплуатации

Одно из основных направлений применения настольного макета – изучение принципов выбора и регулирования режима работы скважины, оборудованной УЭЦН.

В учебном процессе предусмотрено построение регулировочных кривых, выбор оптимального режима работы скважины, регулирование работы УЭЦН и анализ прямых и косвенных параметров установки. Обучающиеся знакомятся с влиянием изменения рабочих параметров на эксплуатацию насосной установки и учатся устанавливать связь между состоянием оборудования, режимом работы и контролируемыми параметрами скважины.

Дополнительно предусматривается изменение частоты тока, работа с автоматикой станции управления и расчет требуемого напряжения отпайки трансформатора. Эти операции позволяют включить настольный макет в комплексную подготовку по управлению режимами механизированной добычи нефти.

Диагностика неисправностей

Отдельное направление обучения связано с определением причин отклонений от нормальной работы оборудования и диагностикой неисправностей.

Программная модель тренажера позволяет включать данные операции в учебные сценарии и рассматривать поведение оборудования в различных технологических состояниях. Обучающийся должен анализировать доступную информацию, показания средств контроля и состояние оборудования, после чего определять возможные причины нарушения нормального режима.

В составе сценариев предусмотрены осмотр и поиск неисправностей станции управления УЭЦН и трансформатора, а также определение причин отклонений от нормальной работы оборудования.

За счет этого учебный процесс не ограничивается изучением нормального запуска оборудования. Обучающийся знакомится также с принципами анализа технологического состояния скважины и оборудования, что особенно важно при подготовке специалистов по эксплуатации нефтяных и газовых месторождений.

Связь с другими элементами системы добычи

Настольный УЭЦН может применяться как часть более широкой учебной системы, в которой моделируется не отдельный насос, а технологическая цепочка эксплуатации нефтяной скважины.

В составе разработанного тренажера предусмотрены программные компоненты:

• фонтанной арматуры скважины с установленным погружным электроцентробежным насосом;
• станции управления погружным электроцентробежным насосом;
• автоматизированной групповой замерной установки;
• станции управления АГЗУ;
• установки дозирования реагента.

Также предусмотрен комплект методических материалов.

Такое построение комплекса дает возможность последовательно рассматривать эксплуатацию скважины: непосредственно работу УЭЦН, контроль параметров на устье, управление насосной установкой, измерение дебита на АГЗУ и выполнение операций с системой дозирования реагента.