Нефтегазовое месторождение 21 века – это крупное современное предприятие, где в комплексе применяются оптимизированные управленческие решения, опирающиеся на инновационные технологические системы. Для отработки таких новаторских разработок в ОАО «ТНК-Нягань» выбрано Каменное месторождение.
Концепция освоения «месторождения будущего», реализуемая специалистами ОАО «ТНК-Нягань», базируется на трех основных положениях: обеспечении безопасности для окружающей среды, сокращении потерь нефти и снижении сопутствующих затрат.
Для обеспечения безопасности для окружающей среды на Каменном месторождении внедрены системы видеонаблюдения, противоаварийной защиты скважин и трубопроводов, а также система мониторинга трубопроводов. Сокращение потерь нефти достигнуто вследствие использования технических средств мониторинга и удаленного управления процессами добычи и подготовки нефти и газа. Снижению сопутствующих затрат способствовали обеспечение прозрачности процессов, оптимизация численности занятого персонала и сокращение числа ремонтов оборудования и скважин.
В рамках освоения Каменного месторождения были успешно опробованы более десяти прогрессивных технологических решений, которые в ближайшие годы могут быть внедрены и на других объектах Компании. К ним относятся, в частности, организация системы видеонаблюдения на нефтепромысловых объектах и использование нетрадиционных источников электроэнергии для проведения исследований удаленных скважин.
Мы сверху видим все
Пилотный проект по установке системы видеонаблюдения с передачей информации посредством беспроводных широкополосных каналов связи (WiMAX) был реализован на кустовых площадках участка «Запад» Каменного месторождения.
Новая система видеонаблюдения нефтепромысловых объектов играет ключевую роль в вопросах минимизации рисков хищения оборудования, контроля работы подрядных организаций, мониторинга воздействия на окружающую среду и оперативного реагирования на возможные нештатные ситуации. Основными ее элементами являются блок местной автоматики, оборудование связи с видеокамерой купольного типа, дополненное громкоговорителями и переговорными устройствами, обеспечивающими двустороннюю связь с объектами.
Система видеонаблюдения позволяет в режиме реального времени контролировать работу фонда скважин удаленно с диспетчерского пульта начальника смены центральной инженерно-технологической службы (ЦИТС). Кроме того, все данные поступают в архив, что позволяет зафиксировать историю событий на объекте.
Проектом также предусмотрен монтаж на автодорогах видеокамер, оснащенных системой «Поток», что позволяет измерять скорость движения автомобилей и считывать их номера, а также контролировать доступ автотранспорта на опасные производственные объекты.
Энергия от солнца и мороза
Зимой 2009-2010 годов при реализации программы испытаний разведочных скважин перед специалистами ОАО «ТНК-Нягань» встал вопрос сбора информации о работе скважин, необходимой для принятия взвешенных решений при дальнейшем освоении Каменного месторождения. Для передачи данных с удаленных скважин было решено применять радиосвязь, работающую в УКВ-диапазоне.
Решение задачи организации сбора информации дополнительно осложнялось отсутствием электроэнергии на удаленных отдельно стоящих фонтанных скважинах, работающих в труднодоступных районах, где строительство линий электропередач и инфраструктуры энергоснабжения было признано нерентабельным. Для контроля и управления технологическими процессами на объектах, не подключенных к сети энергоснабжения, было предложено использовать автономные автоматизированные системы управления технологическими процессами (ААСУ ТП), использующие солнечные батареи и термоэлектрические генераторы в качестве источников питания.
Сегодня технологические решения по автономному энергообеспечению и беспроводной передаче данных с удаленных объектов Каменного месторождения внедрены, в частности, в системах контроля целостности трубопроводов и управления работой фонтанных скважин.
ААСУ ТП, предназначенная для контроля работы фонтанных скважин в условиях крайнего Севера, включает в себя:
солнечные батареи;
термоэлектрический генератор, преобразующий разницу температур трубы скважины и окружающего воздуха в электроэнергию;
контроллер заряда;
аккумуляторная батарея (гелевая либо AGM);
контроллер сбора информации, обеспечивающий сбор, обработку, хранение и передачу данных;
радиомодем, передающий данные на диспетчерский пункт и принимающий с него управляющую и конфигурационную информацию;
датчики давления и температуры, преобразующие давление и температуру нефти в унифицированные токовые сигналы силой 4-20 мА и передающие их из взрывоопасной зоны через барьер искробезопасности на контроллер сбора информации;
блок-бокс контролируемого пункта, в котором размещается электрооборудование системы;
антенно-фидерное устройство, служащее для обеспечения необходимых условий для радиосвязи;
аппаратно-программный комплекс (АПК) «Пирамида», осуществляющий получение и представление информации.
Для обеспечения бесперебойного питания ААСУ ТП контроллер заряда поддерживает напряжение на аккумуляторной батарее на номинальном уровне, используя солнечные батареи и дизельный электрогенератор. Для эти целей руководством предприятия было принято решение купить дизельный электрогенератор в научно-производственной компании «Катарсис». Солнечная батарея эффективна при солнечной погоде и имеет максимальную мощность до 80 Вт. Она закреплена на крыше блок-бокса с ориентацией на южное направление.
Термоэлектрический генератор, размещаемый на выкидной трубе скважины, способен функционировать при разнице температур не менее 60°C: при температуре выкидной трубы около +40°C и температуре окружающего воздуха ниже -30°C генератор вырабатывает электрическую мощность около 5 Вт.
Необходимость применения термоэлектрического генератора вызвана низкими температурами в зимний период, достигающими -50°C. При температуре воздуха ниже -30°C емкость аккумуляторной батареи падает до 20% от номинального значения, а при температуре -40°C – до 8-15%. Особо следует отметить, что при температурах ниже -30°C аккумуляторная батарея способна принять не более 2-3% мощности от зарядного тока. Таким образом, термоэлектрический генератор призван обеспечивать устройства электроэнергией в наиболее сложных условиях эксплуатации аккумуляторной батареи.
Контроллер сбора информации постоянно опрашивает подключенные к нему датчики и анализирует полученные значения на соответствие заданным параметрам и при необходимости передает аварийный сигнал на диспетчерский пункт, где установлен АПК «Пирамида», позволяющий получать и отображать данные с контроллеров и информировать диспетчера об аварийных ситуациях на объекте.
Текущие значения с датчиков давления и температуры и другие контролируемые параметры передаются на диспетчерский пункт с помощью радиомодема постоянно. Данные через OPC-сервер копируются в базу данных MS SQL с помощью программы «Бумеранг». SCADа-система InTouch отображает их в виде мнемосхем, графиков и трендов, на основе которых можно провести анализ работы комплекса.
Применение такой автономной системы телеметрии не ограничивается фонтанными добывающими скважинами. Она может использоваться в устройствах контроля напорных и магистральных трубопроводов, где нет сетей электроснабжения, на скважинах поддержания пластового давления, а также во многих других случаях.
В сухом остатке
Каменное месторождение стало настоящим полигоном для отработки нестандартных технологических решений в области нефтедобычи. Помимо организации эффективных систем видеонаблюдения и сбора данных на «месторождении будущего» были опробованы и другие перспективные подходы: внедрена система автоматизации и телеметрии добывающего фонда скважин с дистанционным мониторингом и отключением, разработана система противоаварийной защиты фонтанных скважин с возможностью дистанционного закрытия фонтанной скважины, полностью автоматизирован процесс сбора, подготовки и перекачки нефти и воды на всех площадочных объектах.
В совокупности, все предложенные инновационные решения принесли в 2009 году весьма впечатляющие результаты. За два года реализации концепции «месторождения будущего» бездействующий фонд скважин сократился с 45% до 10%, удельная численность персонала снизилась с 1,0 до 0,5 человек на скважину, а наработка погружного оборудования на отказ увеличилась с 277 суток до 674 суток! Кроме того, необходимо отметить снижение удельных затрат на подъем нефти с $5,78 до $3,32 за баррель. Этот успех подтверждает целесообразность внедрения отработанных на Каменном месторождении технических решений и на других объектах Компании.
