Материал: Автоматизация электроцнтробежного насоса кустовой площадки Салымского месторождения нефти

Исходя из приведенной таблицы видно, что наилучшей по характеристикам СПТ является "Электон-ТМС-3". Ее и будем рекомендовать к применению в рассматриваемой системе автоматизации ЭЦН, как наилучшее решение при модернизации ЭЦН.

4.4 Описание выбранной СПТ "Электон-ТМС-3"

СПТ "Электон-ТМС-3" предназначена для регистрации и передачи внешним устройствам следующих значений:

давление пластовой жидкости на приеме насосной установки;

температура масла ПЭД;

уровень виброускорения ПЭД в радиальном и осевом направлениях;

температура пластовой жидкости;

переменное напряжение в точке "0 ТМПН";

сопротивление изоляции или ток утечки (по выбору) системы "ТМПН-погружной кабель-ПЭД".

Погружной блок рассчитан на подсоединение ко всем серийно выпускаемым ПЭД с диаметром корпуса 103, 117 и 130 мм. Для подключения погружного блока необходимо, чтобы статорная обмотка соединялась в "звезду" в нижней части двигателя [23].

В комплект поставки СПТ "Электон-ТМС-3" входит:

погружной блок "Электон-ТМСП-3";

соединительный узел для подстыковки к ПЭД;

наземный блок "Электон-ТМСН-3".

Телеметрическая информация с погружного блока передается через силовой кабель питания ПЭД, обрабатывается в наземном блоке и передается в контроллер.

Данные о контролируемых параметрах хранятся в памяти и индицируются на дисплее наземного блока "Электон-ТМСН-3Д" или контроллеров СУ серии "Электон", а с помощью программного обеспечения могут просматриваться в табличном и графическом виде на экране монитора компьютера или передаваться в систему телемеханики по интерфейсу RS-485 (протокол Modbus).

Наземный блок ТМСН-3 совместим с погружными блоками ТМСП-2, ТМСП-3. Наземный блок "Электон-ТМСН-3Д" дополнительно обладает четырёхстрочным ЖК дисплеем и клавиатурой для просмотра параметров и настройки системы без использования контроллера СУ или переносного компьютера и содержит реле с группой переключаемых контактов, выведенных на разъём внешних подключений. Настройка работы реле осуществляется с помощью меню защит, доступ к которому осуществляется с помощью клавиатуры и дисплея, или с помощью компьютера.

Активация реле может происходить по любому измеряемому параметру, как по одному, так и по нескольким. Данную функцию можно использовать в СУ, контроллер которых не имеет интерфейсов RS-485 (RS-232) или аналоговых входов, а также для систем телемеханики. "Электон-ТМС-3" имеет сертификат соответствия РОСС RU.АB57.H01173.

Работы по монтажу системы телеметрии "Электон-ТМС-3" должны проводиться персоналом, прошедшим специальный инструктаж и допущенным к работе, согласно инструкции по монтажу [24].

По конструктивному исполнению система ТМС состоит из двух блоков:

наземного блока "Электон-ТМСН-З(Д)" (ТМСН), устанавливаемого в СУ ПЭД;

погружного блока "Электон-ТМСП-3" (ТМСП), устанавливаемого в нижней части ПЭД.

Блок ТМСП выполнен в виде герметичного цилиндра с элементами электрического подключения и механической стыковки с ПЭД различных типов и габаритов. Блок ТМСП может поставляться как со стыковочным комплектом, так и без него. На рисунке 4.1 представлено изображение погружного блока "Электон-ТМСП-3".

Рисунок 4.1 - Погружной блок "Электон-ТМСП-3"

Блок ТМСН имеет прямоугольный корпус с разъемами для подключения погружного блока, СУ и при необходимости компьютера или других устройств. Наземный блок устанавливается в СУ на место платы измерения сопротивления изоляции.

На рисунке 4.2 изображены виды наземных блоков ТМСН производства Электон.

Рисунок 4.2 - Виды наземных блоков ТМСН

Передача сигнала от блока ТМСН к блоку ТМСП производится по линии связи "нулевой вывод обмотки высокого напряжения ТМПН - силовой кабель - общий вывод статорной обмотки ПЭД" относительно заземляющей оболочки силового кабеля. Наземный блок имеет один интерфейс RS-485 и два интерфейса RS-232.

Перед спуском ПЭД в скважину необходимо проверить работоспособность погружного блока ТМСП при помощи комплекса оперативной диагностики КОД-3 или автономного наземного блока "Электон-ТМСН-ЗА" в соответствии с руководствами по их эксплуатации.

Рассмотрим электрическую схему погружного блока ТМС на рисунке 4.3. Представим схему внешних подключений системы "Электон-ТМС" к СУ "Электон-5" на рисунке 4.4.

Рисунок 4.3 - Схема электрическая принципиальная погружного блока "Электон-ТМС-3"

Рисунок 4.4 - Схема внешних подключений системы "Электон-ТМС" к СУ "Электон-5"

5. Охрана труда и техника безопасности

В данном дипломном проекте рассматривается система автоматизации ЭЦН. С точки зрения безопасности труда использование ЭЦН в нефтедобыче характеризуется рядом специфических особенностей. Доля травматизма, приходящаяся на способ эксплуатации скважин с помощью ЭЦН, составляет около 7%. Однако тяжесть травматизма при этом способе добычи нефти - самая высокая (около 20% - тяжелые случаи травматизма с потерей трудоспособности и 10%-смертельные случаи).

Травматизм при добыче нефти ЭЦН причиняет экономический ущерб, значительно превышающий ущерб от травматизма при других способах добычи нефти, хотя частота их сравнительно меньше.

Каждая технологическая операция вредна и потенциально опасна, поэтому для повышения уровня безопасности при работе на скважинах одним из оптимальных вариантов будет увеличение межремонтного периода скважины, что позволяет значительно сократить частоту технологических операций и вероятность воздействия на работника вредных и опасных факторов производства.

Основное условие безопасности при обслуживании нефтяных скважин - соблюдение трудовой и производственной дисциплины всеми работающими на них.

Все работы связанные с эксплуатацией УЭЦН (обслуживание, перевозка, монтаж, демонтаж) должны выполняться в соответствии с правилами безопасности и инструкциям по охране труда для рабочих цехов добычи нефти и ППД, а также следующими документами:

правило безопасности в нефтяной и газовой промышленности;

правила технической эксплуатации электроустановок;

- правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей (ПТЭ);

- правила устройства электроустановок (ПУЭ);

руководство по эксплуатации УЭЦН.

Корпуса компонентов станции должны быть заземлены через общую шину защитного заземления. Сопротивление защитного заземления не должно превышать 4 Ом.

По способу защиты человека от поражения электрическим током станция относится к 1 классу согласно ГОСТ 12.2.007.0-75 [25].

Элементы электрической схемы СУ во включенном состоянии находятся под высоким напряжением, прикасаться к ним опасно для жизни. Категорически запрещается работа при снятом кожухе любого из устройств.

На работу следует принимать лиц не моложе 18 лет, годных по состоянию здоровья, соответственным образом обученных и прошедших инструктаж по технике безопасности.

5.1 Анализ потенциальной опасности и производственной вредности при автоматизации скважин ЭЦН

Эксплуатация ЭЦН подвергает обслуживающий персонал ряду опасностей, которые обусловлены наличием на устье скважины вредных для организма человека газы и жидкости.

.1.1 Характеристики добываемой нефти с точки зрения взрывопожароопасности, токсичности и вредности

Нефть обладает вредным действием в зависимости от состава и наличия легких и тяжелых углеводородных фракций. Также большую опасность представляет попутный газ, добываемый вместе с нефтью. Характеристики нефти с точки зрения опасности следующие:

категория взрывопожароопасной и пожарной опасности - АН по нормам пожарной безопасности;

класс взрывоопасной и пожарной опасности - В1г, согласно [26, 27];

категория взрывоопасных смесей - ПА, согласно ГОСТ 12.1.011-78;

группа взрывоопасных смесей - ТЗ, согласно ГОСТ 12.1.011-78.

В таблице 5.1 приведены показатели взрывопожарной и пожарной опасности в скважинах с ЭЦН.

Таблица 5.1 - Краткая характеристика веществ с точки зрения взрывопожароопасности и вредности для организма человека

.1.2 Опасности, возникающие при обслуживании электрооборудования ЭЦН

При работе с наземным оборудованием УЭЦН существует вероятность поражения обслуживающего персонала электрическим током напряжением до 1000В. Опасность электрического тока усугубляется тем, что во многих случаях его действия являются неожиданными, так как визуально его наблюдать невозможно, и он не имеет ни цвета, ни запаха, также возможно появление напряжения шага вследствие обрыва кабеля и замыкания его на землю.

Кроме того опасности и вредности могут быть обусловлены:

отравлением обслуживающего персонала, обуславливается наличием в производственной среде, где установлены электроустановки, взрывопожароопасных газов, паров, жидкостей и веществ; рабочие могут подвергаться воздействию вредных газов и паров нефти, источником которых являются нарушения герметичности фланцевых соединений, механической прочности фонтанной арматуры (щели по шву вследствие внутренней коррозии или износа, превышения максимально допустимого давления, отказы или выходы из строя регулирующих и предохранительных клапанов); пары нефти и газа при определенном содержании их в воздухе могут вызвать отравления и заболевания; при постоянном вдыхании нефтяного газа и паров нефти поражается центральная нервная система, снижается артериальное давление, становится реже пульс и дыхание, понижается температура тела; особенно опасен сероводород - сильный яд, действующий на нервную систему;

- с возможностью получения травм при спускоподъемных операциях УЭЦН в скважину;

наличием высокого давления в трубопроводах, аппаратах (Р < 4.0 МПа);

опасностью пролива сточной воды, в результате чего увеличивается риск оказаться под напряжением, увеличивается риск падения персонала на рабочих местах;

взрывом, при наличии источника зажигания;

возможностью возникновения пожара из-за короткого замыкания в цепях питания;

проведением обслуживающего персоналом работ в неблагоприятных санитарно - гигиенических и метеорологических условиях (на открытом воздухе и при плохой освещенности в зимнее время года), метеорологические условия особенно влияют на общее состояние здоровья работников;

воздействием атмосферного электричества, на СУ УЭЦН, в летнее время ища: при прямом ударе молнии ток может достигать 200 кА, напряжение 1,5 мВ, температура 20000°С, а разрушения могут быть большой силы;

высокой температурой, в летний период (до +50°С), снижаются внимание и скорость реакции работающего, что может послужить причиной несчастного случая и аварии, возможны перегревания организма, солнечные и тепловые удары.

.2 Мероприятия по обеспечению промышленной безопасности и без вредных условий труда при автоматизации ЭЦН

.2.1 Мероприятия по технике безопасности при автоматизации ЭЦН

Все работы, связанные с монтажом, эксплуатацией и ремонтом электрооборудования ЭЦН необходимо выполнять в соответствии с требованиями ПБ 08-624 и ПУЭ, ПТЭЭП и "Межотраслевых правил по охране труда (правила безопасности) при эксплуатации электроустановок" - МПОТ РМ -016-2001, РД 153-34.0-03.150-00 [26-30].

В соответствии с [26] осуществлять мероприятия по обеспечению промышленной безопасности при автоматизации ЭЦН.

Скважины, эксплуатируемые с использованием погружных насосов, могут оборудоваться забойными клапанами - отсекателями, позволяющими заменять скважинное оборудование без глушения.

При отсутствии клапана-отсекателя или его отказе скважина перед ремонтом должна быть заглушена технологической жидкостью.

Устье скважины оборудуется фонтанной арматурой либо специальным устьевым устройством, обеспечивающего герметизацию трубного и затрубного пространств, возможность их сообщения, проведения глубинных исследований. Обвязка выкидных линий трубного и затрубного пространств должна позволять проводить разрядку скважины, подачу газа в затрубное пространство, проведение технологических операций, включая глушение скважины.

Проходное отверстие для силового кабеля в устьевой арматуре должно иметь герметическое уплотнение.

Силовой кабель должен быть проложен от СУ или от ближайшей клемной коробки к устью скважины на эстакаде. Допускается прокладка кабеля на специальных стойках - опорах.

Монтаж и демонтаж наземного электрооборудования электронасосов, осмотр, ремонт и их наладку должен проводить электротехнический персонал.

Кабельный ролик должен подвешиваться на мачте подъемного агрегата при помощи цепи или на специальной канатной подвеске и страховаться тросом диаметром 8-10 мм.

Кабель, пропущенный через ролик, при спусках - подъемных операциях не должен касаться элементов конструкции грузоподъемных механизмов и земли.

При свинчивании и развенчивании труб кабель следует отводить за пределы рабочей зоны с таким расчетом чтобы он не был помехой работающему персоналу.

Скорость спуска (подъема) погружного оборудования в скважину не должно превышать 0,25 м/с. В наклонно - направленных скважинах с набором кривизны 1,5° на 10 м скорость спуска не должна превышать 0,1 м/с.

Ствол скважины, в которую погружной электронасос спускается впервые, а также при смене типоразмера насоса должен быть проверен шаблоном в соответствии с требованиями инструкции по эксплуатации погружного электронасоса.

Наземное оборудование УЭЦН должно быть установлено в специальной будке, закрытой на замок, на расстоянии не менее 20 м от устья скважины.

При установке наземного оборудования в будке СУ должна быть расположена так, чтобы при открытых дверцах обеспечивался свободный выход из будки.

При установке электрооборудования на открытой местности оно должно иметь ограждение и предупреждающий знак "Осторожно! Электрическое напряжение!".

Намотка и размотка кабеля на барабан кабеленаматывателя должна быть механизирована. Производить намотку (размотку) кабеля вручную, а также тормозить барабан руками, доской или трубой запрещается.

Все открытые движущиеся части механизмов кабеленаматывателя могущие служить причиной травмирования должны иметь ограждения.

Работать следует в диэлектрических перчатках, поверх которых для защиты от механических повреждений одеваются брезентовые рукавицы. Площадка дня размещения наземного электрооборудования УЭЦН должна иметь контурное заземление согласно с ПУЭ и ГОСТ 12.1.030-96 [27, 31].