Направление деятельности
Интеллектуальная станция управления скважиной
ИСУ VLT-SALT подбирает режим откачки сама, без внешних датчиков: датчиком нагрузки служит электродвигатель. С 2014 года компания внедряет такие станции на объектах АО «Эмбамунайгаз», с 2018 года — обслуживает их собственными силами.
комплекта ИСУ смонтировано в 2014–2026 годах
года — внедрение на объектах заказчика
года — собственное обслуживание и текущий ремонт
Результаты внедрения
Станции работают в связке с системой диспетчеризации СДМО. Эффект считали по дебиту жидкости и нефти, числу подземных ремонтов до и после внедрения, энергопотреблению, нэтбэку и стоимости внедрения.
нет простоев, динамический уровень держится на минимуме — приток из пласта выше
Источник: Samruk-Kazyna, АО РД «КазМунайГаз»
в среднем по семи месторождениям: от −13% до −57%
Источник: отчёт АО «Эмбамунайгаз»
в среднем по проанализированным месторождениям, это +15% к прежнему МРП
Источник: анализ «КМГ Инжиниринг»
расчёт по дебиту, числу ПРС, энергопотреблению, нэтбэку и стоимости внедрения
Источник: анализ «КМГ Инжиниринг»
Кроме того, отмечены снижение удельных затрат на ремонт скважин на 10%, стабилизация добычи и равномерный отбор жидкости.
Назначение
ИСУ предназначена для оперативного контроля и управления режимами работы штанговых глубинных и электровинтовых насосов технологического оборудования добычи нефти с передачей информации в операторские и диспетчерские пункты.
Передача данных выполняется по интерфейсу Ethernet посредством СДМО — системы дистанционного мониторинга объектов. Решение о режиме принимается локально в шкафу, а диспетчер получает данные и может менять уставки удалённо, не останавливая станок-качалку.
Станции производятся в Республике Казахстан. Конструкция блочно-модульная: отказавший блок меняется в полевых условиях без пайки, кабельные зажимы универсальные.
Что входит в оснащение
- 1Поставка станции управления с программным обеспечением
- 2Монтаж на нефтяной скважине
- 3Подключение к системе диспетчеризации
- 4Ввод в эксплуатацию
- 5Инструктаж персонала заказчика
Состав станции
Станция представляет собой электротехнический шкаф с преобразователем частоты, контроллером, коммутационной аппаратурой и учётом электроэнергии.
- 1Панель управления и индикации на откидной дверце, рядом — рукоятка вводного автомата и табличка «Пуск автоматический»
- 2Боковой отсек для коммутационной аппаратуры
- 3Навес и корпус со степенью защиты IP54: цинкогрунт, стойкая порошковополимерная краска, охлаждение без фильтров
- 4Правый отсек ввода питания и подключения электродвигателя
Преобразователь частоты Danfoss VLT FC-302
Векторное управление двигателем и оценка момента на валу без датчика — именно отсюда алгоритм берёт данные о нагрузке.
Контроллер MCO-305/360 с ПО SALT
Разбирает профиль момента за каждое качание и задаёт скорость внутри хода и число ходов в минуту.
Плата входов-выходов
При необходимости подключаются дополнительные дискретные и аналоговые датчики устьевой телеметрии.
Связь с СДМО
RS-485, USB, Ethernet, Modbus RTU и беспроводной канал; обмен с сервером не реже одного раза в пять минут.
- Выносная графическая панель привода на кабеле до 2 м — параметры, журнал ошибок, быстрое меню на русском языке
- Автоматический выключатель и обогреватель шкафа для работы в мороз
- Розетки для средств ПРС: трёхфазная не менее 25 А снаружи и однофазная 16 А внутри
- Силовой кабель 3×10+1×6 длиной 15 м и две опоры для монтажа у скважины
Технология SALT: двигатель как датчик
SALT — Sensorless Artificial Lift Technology, бездатчиковая технология механизированной добычи. При векторном управлении преобразователь непрерывно рассчитывает момент и скорость вала по току и напряжению двигателя, а момент в каждой точке хода отражает нагрузку на штангах. Контроллер разбирает профиль момента за качание и вычисляет коэффициент наполнения насоса. Динамограф, датчик положения и карта памяти не нужны.
Станок-качалка
нагрузка на штанги и плунжер насоса
Электродвигатель
работает датчиком нагрузки
Преобразователь FC-302
векторная оценка момента и скорости
MCO-305 с ПО SALT
профиль момента за ход → наполнение насоса
Сигнал о нагрузке идёт от насоса через двигатель и преобразователь в контроллер, а новая частота и профиль скорости возвращаются на привод в том же ходе.
Почему важен удар плунжера
При неполном заполнении плунжер на ходе вниз проходит пустоту и ударяет по жидкости. Нагрузка резко передаётся на насосно-компрессорные трубы, и по системе идёт ударная волна — именно она разрушает насос, штанги и редуктор. SALT держит насос заполненным и замедляет ход вниз, поэтому удара не возникает.
Внутри качания — форма скорости
- На участках пиковой нагрузки скорость снижается до 50%, при низкой нагрузке растёт
- Ход вниз идёт медленнее хода вверх — плунжер не бьёт по жидкости, штанги не ломаются
- Ускоренный подъём возвращает потерянное время, поэтому число качаний не падает
- Токовые перегрузки на многих скважинах снижены до 50%
Между качаниями — число ходов
- Наполнение ниже уставки — станция снижает число ходов, но насос не останавливает
- Насос заполнен полностью — число ходов растёт до заданного максимума
- Динамический уровень держится на минимуме, и приток из пласта увеличивается
- Вывод на режим идёт без ввода геологических данных и масс подземного оборудования
Режим выводится автоматически, а уставки меняются без остановки станка-качалки — это заменяет смену шкивов и выезд бригады. Насос останавливается только при аварии или ошибке.
Защитные и сервисные функции
Парафин и заклинивание
Станция обнаруживает их по росту момента и предотвращает обрыв штанг; часто скважина возвращается в работу после промывки.
Ограничение момента
Режим ограничения момента и перегрузки защищает двигатель, редуктор и штанги от разрушающих нагрузок.
Плавный пуск и автотест
Перед запуском выполняются автотест и автоадаптация к фактическим параметрам двигателя.
Резонансы и холод
Программируемый пропуск резонансных частот, прогрев обмоток двигателя, использование энергии вращения при пропадании питания.
Балансировка станка-качалки
Разбалансировка видна по графику момента, поэтому противовесы переставляют по факту, а не по регламенту.
Дозирование реагента
Связка с установкой дозирования реагента и контроль подачи в скважину через СДМО.
Что показывает станция
Диагностика работы насоса получается из самого двигателя — непрерывно и без датчиков, которые требуют поверки.
| Параметр | Что показывает | Польза |
|---|---|---|
| Коэффициент наполняемости насоса, % | долю цилиндра насоса, заполненную жидкостью за ход | Главный показатель соответствия насоса притоку. Устойчиво низкое значение означает, что насос избыточен или приток падает — это основание для подбора оборудования и планирования ГТМ. |
| Число ходов в минуту (SPM) | темп откачки, выбранный алгоритмом | Показывает резерв скважины: SPM у максимума — приток выше возможностей насоса, стоит рассмотреть больший типоразмер; у минимума — обратная ситуация. |
| Число ходов в сутки | суммарную работу насоса за сутки | Вместе с длиной хода, диаметром плунжера и наполнением даёт оценку суточной подачи, а также наработку для планирования ремонтов. |
| Число событий накопления в сутки | сколько раз станция снижала темп, чтобы скважина накопила жидкость | Ранний индикатор снижения притока или несоответствия насоса: важен не сам факт, а рост по тренду. |
| Момент на валу, % | нагрузку на валу двигателя от номинальной | Рост означает парафин, заклинивание или разбалансировку, резкое падение — возможный обрыв штанг. График момента за ход используется и для балансировки станка-качалки. |
Панель привода и учёт энергии
- Выходная частота, скорость вращения, ток и напряжение
- Мощность, момент, потребление в кВт·ч и температура станции
- Графики тока и мощности за качание, журнал ошибок
- Активная, реактивная и полная мощность, максимумы и профили нагрузки
Счётчик аттестован как средство измерения, поэтому учёт по каждой скважине коммерчески достоверен, а коэффициент мощности 0,97 снижает плату за заявленную мощность.
Вместе с добычными данными
Наибольшая польза появляется, когда параметры станции объединяют в СДМО с дебитом жидкости, обводнённостью, добычей нефти, динамическим уровнем и данными системы поддержания пластового давления. Это уже анализ всей системы «пласт — скважина» и оценка гидродинамической связи пластов по объекту разработки.
Как читать параметры вместе
| Что видно в данных | Вероятная причина | Действие |
|---|---|---|
| SPM долго на максимуме, наполнение высокое | приток выше производительности насоса | Оценить больший типоразмер насоса или поднять максимум SPM |
| SPM на минимуме, растёт число событий накопления | приток снижается | Проверить призабойную зону и систему ППД, рассмотреть ГТМ |
| Момент постепенно растёт | парафинизация, ухудшение балансировки | Промывка, коррекция дозировки реагента, балансировка по графику момента |
| Резкий скачок момента, останов по защите | заклинивание насоса | Промывка; при неуспехе — подземный ремонт |
| Неравные пики тока на ходе вверх и вниз | разбалансировка станка-качалки | Переставить противовесы по графику |
| Рост кВт·ч при неизменной добыче | износ, трение, разбалансировка | Диагностика наземного и скважинного оборудования |
Таблица — инженерная интерпретация показаний, а не алгоритм производителя.
Что даёт диспетчеризация
Постоянный мониторинг
Тренды и архивы технологических параметров, теоретическая динамограмма — построенная без динамографа.
Многоуровневое оповещение
Предупредительная и аварийная сигнализация позволяет оперативно реагировать на нестандартные ситуации.
Согласованная работа систем
Протоколы действий оператора, права доступа, контроль подачи реагента через УДР и учёт потребления ресурсов.
Сервис с 2018 года
Техническое обслуживание и текущий ремонт установленных ИСУ, а также обслуживание систем телеметрии передачи данных.
Энергопотребление снизилось на всех месторождениях
Среднее удельное потребление по семи месторождениям снизилось примерно на треть — от 13% на Актобе до 57% на С. Нуржанове. Наибольшая экономия получилась на небольших скважинах, а в абсолютных величинах больше всего сэкономили Жанаталап и Восточный Макат.
Среднее удельное потребление за год, единица измерения — «кВт за 1 скважину», как в источнике. Данные АО «Эмбамунайгаз» за 2015–2022 годы; периоды сравнения по месторождениям различаются. По данным производителя, SALT расходует на 20% меньше стандартного контроллера и на 30–35% меньше работы без контроллера.
Чем станция отличается от решений с устьевыми датчиками
| Характеристика | ИСУ VLT SALT | ИСУ Schneider | ИСУ UNICO |
|---|---|---|---|
| Бездатчиковая технология | Да | Нет, нужны устьевые датчики | Нет, нужны устьевые датчики |
| Автоматический вывод на режим | Да, без ввода данных | Нет | Да, нужны массы оборудования |
| Поверка и тарировка датчиков | Не требуется | По регламенту, с остановкой скважины | По регламенту, с остановкой скважины |
| Рекуператоры и тормозные резисторы | Не нужны при дисбалансе до 40% | Требуются | Требуются |
| ШГН, ЭВН и ЭЦН в одной станции | Да, без смены плат | Нет | Нет |
| Очистка вентиляции | Раз в 6 месяцев | Раз в месяц, со сменой фильтров | Раз в месяц, со сменой фильтров |
| Коэффициент мощности преобразователя | более 0,98 | 0,96 | 0,94 |
| Длина кабеля до двигателя | до 300 м | до 100 м | до 50 м |
Сравнение составлено производителем ИСУ VLT SALT.
Технические характеристики
- Мощность двигателя
- до 30 кВт по ТЗ; линейка станций — до 75 кВт
- Номинальный выходной ток
- 73 А
- Напряжение сети
- 380 В, допустимое отклонение от −25% до +35%
- КПД
- не менее 98%
- Коэффициент мощности
- 0,97 (у преобразователя частоты — более 0,98)
- Пусковой момент в течение минуты
- 180%
- Длина кабеля до двигателя
- до 300 м без синусного фильтра
- Температура окружающей среды
- от −60 до +40 °C по ТЗ; по данным производителя от −50 до +60 °C
- Относительная влажность
- до 98–100%
- Степень защиты
- IP54 у шкафа, IP66 у преобразователя частоты
- Охлаждение
- двухканальное, без вентиляторов и фильтров; очистка раз в 6 месяцев
- Габариты и масса
- 961×528×1273 мм, до 250 кг
- Срок службы и гарантия
- не менее 8 лет по ТЗ, до 10 лет; гарантия 12 месяцев
Приводная техника для станций управления
Преобразователи частоты и устройства плавного пуска Danfoss подбираются под мощность насоса, напряжение питания и условия эксплуатации на месторождении.