СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ МЕТАНОУГОЛЬНОЙ СКВАЖИНОЙ Российский патент 2016 года по МПК E21B43/12 

Изобретение относится к области добычи метана из угольных пластов и может быть использовано при освоении и эксплуатации метаноугольных скважин с использованием автоматического управления процессами.

Известен способ эксплуатации месторождения углеводородного сырья (патент РФ №2453685 C1, МПК E21B 43/12, E21B 34/16, опубл. 20.06.2012, бюл. 17). Процессы управления заключаются в открытии и закрытии запорно-регулирующей арматуры куста скважин путем независимой подачи рабочего тела в исполнительные механизмы запорно-регулирующей арматуры, а также факельные и шлейфовые задвижки, которые размещают на трубопроводах в непосредственной близости от шкафа управления, например на одной общей раме со шкафом управления. Открытие запорно-регулирующей арматуры каждой скважины осуществляют в следующей последовательности: подземный клапан-отсекатель, стволовая задвижка, шлейфовая задвижка, боковая задвижка, закрытие - в обратном порядке.

Наиболее близким техническим решением по технической сущности является способ управления скважиной газоконденсатного месторождения (патент РФ №2367784 C1, МПК E21B 43/12, E21B 33/03, опубл. 20.09.2009, бюл. №26). Скважину подключают к станции управления, включающей насосно-аккумуляторную установку, блок управления скважиной. Насосно-аккумуляторная установка включает насосную группу и выполненный модульно-секционным силовой функциональный пневмогидроаккумулятор, сообщенные по рабочему телу с линией высокого давления, связывающей их с блоком управления скважиной. Линия высокого давления подключена через понижающие давление регуляторы к силовым линиям функционального управления запорными органами и дроссельным клапаном. Станцию оснащают линией логического управления, которую подключают к исполнительным механизмам, обеспечивая автоматическое прохождение команды. Каждый замедлитель имеет управляющий пневмогидроаккумулятор и отрегулированный на заданное замедление истекания из управляющего пневмогидроаккумулятора рабочего тела дроссель.

Недостатки указанных аналога и прототипа заключаются в сложности конструкции (в частности наличие рабочего тела), соответственно увеличивающей стоимость процесса освоения скважин, невозможность работы по заданной программе.

Технический результат заключается в повышении качества и эффективности процессов освоения и эксплуатации метаноугольных скважин за счет обеспечения автоматического поддержания параметров работы скважины по заданному графику, снижение стоимости за счет исключения ручной регулировки параметров работы скважины.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе автоматического управления метаноугольной скважиной, характеризующимся тем, что скважину подключают к модулю управления и электроснабжения и модулю узла учета и измерений, с помощью которых осуществляют управление скважиной, согласно изобретению управление метаноугольной скважиной осуществляют с помощью загружаемой программы освоения и эксплуатации метаноугольных скважин в виде массива данных, загружаемого в централизованную систему контроля и управления, при этом данные передаются с заданными программой промежутками времени в автоматическом режиме, автоматическая регулировка осуществляется за счет передачи поддерживаемого параметра в соответствии с программой освоения и эксплуатации метаноугольных скважин непосредственно на устройство для формирования управляющего сигнала, расположенного в модуле учета и измерения.

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображена структурная схема модульной обвязки метаноугольной скважины для автоматического управления метаноугольной скважиной.

Автоматизированное управление метаноугольной скважиной осуществляют с помощью модуля узла учета и измерений 1 и модуля управления и электроснабжения 2 (заявка на полезную модель №2015131800, дата приоритета 31.07.2015 г.).

Основные компоненты модуля учета и измерения 1: газовая 3 и водяная 4 линии, фильтр газовый, дроссельная задвижка с электроприводом 5 и встроенным ПИД-регулятором, клапан отсекатель с электроприводом, расходомеры-счетчики жидкости 6 и газа 7, преобразователи давления 8, устанавливаемые до и после дроссельной задвижки 5, термопреобразователь 9, газоанализатор 10, извещатель пламени.

Основные компоненты модуля управления и электроснабжения 2: шкаф автоматики и связи 11 (включающий оборудование для преобразования и передачи сигналов на диспетчерский пункт, выполнения алгоритмов регулирования, сигнализации и защиты), станция управления насосом 12 с частотным преобразователем, шкаф силовой распределительный 13, источник бесперебойного электроснабжения 14, обеспечивающий гарантированное электроснабжение узлов управления, телеметрии и связи.

Автоматическое управление метаноугольной скважиной осуществляют с помощью загружаемой программы освоения и эксплуатации метаноугольных скважин (например, по программе освоения метаноугольных скважин в соответствии с заявкой на изобретение №2015120318, дата приоритета 29.05.2015 г.) в виде массива данных в централизованную систему контроля и управления всей системой (например, SCADA). Данные передаются с заданными программой промежутками времени в автоматическом режиме. С помощью модуля управления и электроснабжения 2 осуществляется регулировка производительности насоса на основании данных забойного датчика посредством изменения частоты. С помощью модуля управления и электроснабжения 2 также осуществляется регулировка затрубного давления и, следовательно, дебита газа на основании данных датчика давления затрубного пространства путем открытия/закрытия дроссельной задвижки с электроприводом 5. Автоматическая регулировка осуществляется за счет передачи поддерживаемого параметра непосредственно на устройство для формирования управляющего сигнала (например, ПИД-регулятор) в соответствии с программой освоения и эксплуатации метаноугольных скважин.

При физической невозможности поддержания параметров, заданных программой освоения, система сигнализирует о необходимости проведения работ на скважине. При критических отклонениях параметров работы оборудования производится автоматическое аварийное отключение в соответствии с таблицей уставок.

При этом освоение и эксплуатация скважины производятся в автоматическом режиме по заданной программе освоения и, следовательно, исключается человеческий фактор, что повышает качество и эффективность процессов освоения и эксплуатации метаноугольных скважин. Исключение необходимости регулировки параметров скважины вручную или дистанционно снижает трудозатраты персонала газового промысла (водителей, операторов, ИТР).

Изобретение относится к области добычи метана из угольных пластов и может быть использовано при освоении и эксплуатации метаноугольных скважин с использованием автоматического управления процессами. Технический результат - повышение качества и эффективности процессов освоения и эксплуатации метаноугольных скважин за счет обеспечения автоматического поддержания параметров работы скважины по заданному графику, снижение стоимости за счет исключения ручной регулировки параметров работы скважины. По способу скважину подключают к модулю управления и электроснабжения. Этот модуль включает станцию управления насосом с частотным преобразователем. Упомянутая станция выполнена с возможностями регулирования производительности насоса посредством изменения частоты на основании данных забойного датчика и регулирования затрубного давления и дебита газа на основании датчика давления затрубного пространства. Предусматривают открытие/закрытие дроссельной задвижки с электроприводом. Скважину подключают также и к модулю узла учета и измерений. Он включает газовую и водяную линию с дроссельной задвижкой с электроприводом и пропорционально-интегрально-дифференцирующим регулятором - ПИД-регулятором, клапаном-отсекателем с электроприводом. С помощью них осуществляют управление скважиной. Для этого предусматривают использование программы освоения и эксплуатации метаноугольных скважин в виде массива данных. Массив данных загружают в централизованную систему контроля и управления. При этом данные передают с заданными программой промежутками времени в автоматическом режиме. Автоматическую регулировку осуществляют за счет передачи поддерживаемого параметра непосредственно на устройство для формирования управляющего сигнала, расположенного в модуле учета и измерения, в соответствии с программой освоения и эксплуатации метаноугольных скважин. При критических отклонениях параметров работы скважины предусматривают ее аварийное отключение в соответствии с уставками программы. 1 ил.

Способ автоматического управления метаноугольной скважиной, характеризующийся тем, что скважину подключают к модулю управления и электроснабжения, включающему станцию управления насосом с частотным преобразователем, выполненную с возможностями регулирования производительности насоса посредством изменения частоты на основании данных забойного датчика и регулирования затрубного давления и дебита газа на основании датчика давления затрубного пространства путем открытия/закрытия дроссельной задвижки с электроприводом, и модулю узла учета и измерений, включающему газовую и водяную линию с дроссельной задвижкой с электроприводом и пропорционально-интегрально-дифференцирующим регулятором - ПИД-регулятором, клапаном-отсекателем с электроприводом, с помощью которых осуществляют управление скважиной, отличающийся тем, что управление метаноугольной скважиной осуществляют с помощью программы освоения и эксплуатации метаноугольных скважин в виде массива данных, загружаемого в централизованную систему контроля и управления, при этом данные передают с заданными программой промежутками времени в автоматическом режиме, автоматическую регулировку осуществляют за счет передачи поддерживаемого параметра непосредственно на устройство для формирования управляющего сигнала, расположенного в модуле учета и измерения, в соответствии с программой освоения и эксплуатации метаноугольных скважин, а при критических отклонениях параметров работы скважины предусматривают ее аварийное отключение в соответствии с уставками программы.