книги из ГПНТБ / Кулиев, И. Ш. Автоматизация комплекса технологических процессов добычи нефти в нефтяных шахтах

а для поля, направленного поперек слоев, используемого для переда­ чи информации через толщу земли в вертикальном направлении

между обкладками конденсатора. Куметр каждый раз настраивался в

I 8 - I 0 11

Из экспериментально полученных результатов (см.рис.6,а,б) видно, что удельное электрическое сопротивление горных пород в нефтяных шахтах изменяется в широких пределах (80+10000 Ом, соот­ ветственно, б = 6,25*10-^+10“^ l/Ом). Диэлектрическая проницае­ мость изменяется в пределе (5+200) £0 . Самое благоприятное усло­ вие для распространения радиоволн создают песчаники, насыщенные нефтью, которые имеют большое удельное сопротивление

(2+12)- Ю 3 Ом.м.

Следовательно, от буровых галерей до откаточного штрека за­ тухание радиоволн будет сравнительно меньше. Выработка нефтяных шахт в значительной части (особенно, где имеются диабазы во влаж­ ном состоянии) не благоприятна для распространения электромагнит­ ных волн. Поэтому создание канала связи для передачи информации на большие расстояния (более I км) для участков, состоящих из вы­ шеуказанных пород, возможно при помощи металлических направляющих (кабеля, труб, рельс и т.д.).

Эти выводы получили экспериментальные подтверждения в иссле­ дованиях, которые проводились в Ярегских нефтяных шахтах объедине­

ния "Коминефть".

- 20 -

Решение проблемы измерения технологических параметров, пере­ даваемых с помощью сигналов по беспроводному электрическому кана­ лу, связано с определением статистических свойств помех. Перед анализом их в канале необходимо проверить соответствие закона распределения вероятностей амплитуд помех гауссовому (нох>мальному). Такое исследование осуществляется при псиощи тек называемой диаграммы рассеивания Бурфорда.

При подаче напряжений, одинаковых по амплитуде, на верти- кально-отклонянцие и горизонтально-отклонявдие пластины осцилло­ графа получается пространственная модель двумерной плотности ве­ роятности. Если набдщцать полученную фигуру Лиссажу в течение длительного времени на экране осциллографа с большим послесвече­ нием, или сфотографировать ее с большой выдержкой времени, то для гауссовых помех получается легко интерпретируемая картина - вся площадь, занимаемая фигурой Лиссажу, имеет форму эллип­ са.

Если же при такой проверка эта площадь не имеет формы эллипса то закон распределения нарушается. Для определения закона распреде ления помах в этом случае используется наиболее простой и широко распространенный способ - математическая обработка осциллограмм.

Для определения закона распределения помех, осциллограмма помех разбивается на ряд уровней,и подсчитывается время превыше­ ния напряжением каждого уровня

Число значений X , для которых необходимо определить авто­ корреляционную функцию, определяется по формуле

X,

m = “шах АХ

Длительность реализации, подлежащей корреляционной обработке, вы­ бирается исходя из условия

Т ^ 10 X Q .

IFISlX

Число интервалов времени, на которые разбивается вся картина со сдвигом осциллограммы, определяется по теореме Котельникова, со­ гласно которой реализация помех длительности Т полностью харак­ теризуется заданием п = 2 TAf дискретных значений реализации по­ мех. Интервал времени или шаг дискретизации функции

1

I - 2ЛI

Также определение коэффициента автокорреляции можно осущест­ вить на блок-схеме, предназначенной для проверки случайного про­ цесса на соответствие нормальному закону распределения

1 - (S)2

p ^ - T T W - '

где р (X) - коэффициент автокорреляции, равный отношению функции автокорреляции к дисперсии помех, т.е. функции авто­ корреляции нулевого аргумента R 0 ;

а й в - большая и малая оси эллипса.

В подземных условиях Ярегских нефтяных шахт работают следую­ щие устройства, создающие индустриальные и электрические помехи: высоковольтные разъединители 6 кВ типа УРВМ 6/3; выпрямительные подстанции типа ТКШВП; магнитные пускатели типа ПМВИ-1331, ПМВИ-1365, ПМВИ-1361; фидерные автоматы типа АФВ-1А, АФВ-2А; све­ тильники типа В34, PBJI-I5, РП-100, РП-200; двигатели 6 кВ-320 кВт; насос (300 м3/ч) и т.д.

С помощью измерителя помех типа ИП-12-2ШМ проводились измере­ ния уровня помех в различных точках шахты. При измерении выбраны те участки шахты, которые характерны для выяснения свойства помех (центральная подземная подстанция, нефтеловушки, откаточный штрек и т.д.). Установлено, что при измерении на диспетчерском пункте

По результатам экспериментальных данных, проведенных в нефтя­ ных шахтах, установлено:

- 23 -

1<Л?

1.Высокочастотные помехи в подземных условиях шахты во всех диа­ пазонах сравнительно малы.

2.Основные помехи наблюдались на центральной подземной подстан­ ции, в которой работают различные устройства. Эти устройства дают импульсные помехи в широкой полосе частот.

3.Основная часть помех наблюдалась в длинноволновом диапазоне частот примерно до 650 кГц. Незначительные помехи наблюдались также в диапазоне частот 1000*1200 кГц.

4.Выбор оптимального частотного диапазона для радиосвязи в шахте ограничивается двумя факторами: а) ниже 500 кГц'затухание ма­ ло, но помехи радиоприему сравнительно больше; б) выше I мГц

затухание больше, также накладываются помехи., Поэтому рекомендуется для радиосвязи в подземных условиях

Ярегских нефтяных шахт выбрать диапазон частот 600+1000 кГц.

АВТОМАТИЗАЦИЯ РАБОТЫ КОМПРЕССОРНЫХ СКВАЖИН

Одним из широко распространенных способов добычи нефти на подземных промыслах является способ закачки сжатого воздуха в пласт с помощью эрлифтных и инжекционных скважин.

Инжекционная скважина - это условное название. Одна из сква­ жин в группе (их число в группе - не менее 15) делается нагне­ тательной, с помощью которой нагнетается рабочий агент - сжатый воздух (давлением 3-6 кгс/см2 ) в плвст.

Подача и прекращение доступа рабочего агента эрлифтшвс и ин­ жекционных скважин производится с помощью переносных шлангов с краниками и регулировкой вручную, что осуществляется только в первую и вторую смены, а в третью (ночную) - указанная работа не производится.

Обслуживающий персонал не успевает в установленное время произ­

вести подвчу рабочего агента эрлифтных и инжекционных скважин, а звтем прекратить-его доступ.

Тем самым допускается потеря рабочего агента, нарушается ре­ жим рационально^, эксплуатации скважин и пласта, а также уменьша­ ется количество отбираемой нефти из скважин.

До настоящего времени на подземных промыслах (нефтешахтах) отсутствовал* какиечпбо автоматические устройства, управляющие

- 24 -

работами периодически эксплуатирующееся эрлифтных и инжекционных скважин.

Режим периодически эксплуатируемых скважин и пласта в каждом отдельном случае решается на основании исследований работы сква­ жин и пласта в зависимости от геологической особенности пласта.

Сцелью создания условия рациональной эксплуатации эрлифтных .

иинжекционных скважин, уменьшения затрат физического труда, со­ кращения подачи рабочего агента и нефти на подземных промыслах, автором исследован и разработан ряд автоматических пневматических программных устройств для управления работой группы, периодически эксплуатирующихся эрлифтных и инжекционных скважин.

Автоматическое пневматическое программное устройство

(АПУ-1)

С целью ликвидации ручного труда обслуживающего персонала за счет автоматизации процесса добычи нефти в подземных нефтепромыс­ лах, уменьшения потерь расхода рабочего агента (например, сжатый воздух, газ или пар), закачиваемого в скважины, обеспечения взрывобезопасности, увеличения нефтеотдачи пласта, нами разработано и внедрено на нефтешахтах АПУ-1 [41 включающее программное устройст­ во, выполненное по данным исследования режима эксплуатации скважи­ ны и пласта, в виде профилированного диска, а взрывобезопасность достигается применением механического привода часового механизма семисуточного завода.

Сжатый воздух от магистральной линии (рис.8) подается на фильтр i, очищаясь от пыли, масла и конденсата, редуктором возду­ ха 2 давление снижается до 0,8+1,4 кгс/см2 . Давление устанавлива­ ется по показанию манометра 3 и с помощью пневмотрубопровода 16 подается на вход пневмопреобразователя 13, а на его выходе - на пневмопривод запорного клапана 17. Рабочий агент от магистральной линии подается через запорный клапан 17 в скважину 15. Механизм привода - часовой механизм 7, ось 6 которого зацеплена с шестерен­ чатым редуктором 5, осуществляет вращение програшного диска 4 (диск делает 4 оборота в сутки).

По профилю программного диска катится ролик качающегося рыча­ га ii. Усилие, полученное за счет перемещения рычага 11, передает­ ся через серьгу 10 и пружину 9 температурного компенсатора 8 на

рычаг 12 и на шток мембраны 14 пневмопреобразователя. - 25 -

Flic.8. Автоматическое программное устройство для управлений работой скважин (АПУ-1)

Пневмопреобразователь уравновешивает усилия, а при перемеще­ нии рычага преобразует эти усилия в пропорциональные пневматичес­ кие сигналы в виде давления сжатого воздуха (0 и I кгс/см^).соот­ ветствующие минимальной и максимальной точкам профиля программного диска, а следовательно, штока и мембраны пневмопреобразователя.

Пневматические сигналы, полученные от преобразователя, пода­ ются с помощью пневмотрубопровода 16 на пневмопривод клапана 17.

При подаче воздуха давлением I кгс/см^ с выхода пневмопреобра­ зователя 13 на пневмопривод клапан 17 открывается,и рабочий агент подается в скважину, а при прекращении подачи сжатого воздуха пнев­ мопреобразователем 13 на пневмопривод клапана 17. клапан закрывает­ ся, и подача рабочего агента на скважину прекращается. В это время из пневмопривода клапана воздух выпускается в атмосферу.

Последувдий цикл работы схемы аналогичен предыдущему.

- 26 -

Таким образом, автоматически управляется подкачка и подача рабочего агента в скважину или в пласт.

Программный диск вырезается так, чтобы часть длины его ребра соответствовала времени подачи рабочего агента в скважину t , а другая часть соответствовала времени накопления жидкости на забое и стволе скважины t„ .

На одном диске может быть один или несколько аналогичных цик­ лов (t„ + tH = Ту ), соответствующих режимам откачки.

Продолжительность режима подачи рабочего агента (сжатого воз­ духе давлением 3-6 кгс/см^), исходя из имеющегося опыта эксплуата­ ции и замеров дебита, от i до 60 мин. Средняя продолжительность подачи рабочего агента в эрлифтные и инжекционные скважины и пере­ лива нефти через устье скважины от эрлифта и инжекции составляют 1+30 мин, а среднее время накопления нефти в стволах скважины продувками - 0,5+6 ч.

Эти данные уточняются исследованиями и задаются в каждом кон­ кретном случае программному устройству.

Конструктивно пневмопреобразователь (рис.9) выполнен в виде цилиндра диаметром 70 мм, представляющего собой набор шайб, отде­ ленных одна от другой гибкими мембранами из прорезиненного полотна и стянутых вместе с помощью резьбовых шпилек i и гаек 2. Сухой сжатый воздух, очищенный от пыли и масла, под давлением 1,4 кгс/см2 подводится из линии питания через дополнительный фильтр 12 в каме­ ру. Из камеры А сжатый воздух при открытом шариковом клапане .про­ ходит в камеру В, а оттуда - на выход блока и в линию обратной свя­ зи. Камера В ограничена мембранами 13 и 14, на которых закреплено сопло 7, управляющее шариковым клапаном.

Величина открытия шарикового клапана определяется перемещени­ ем шарика 9, который пружиной 10 плотно прижимается к седлу клапа­ на. Ход шарика ограничен, упором 11. Сопло 7 имеет канал, который предназначен для выхода воздуха в камеру В, всегда сообщенную с атмосферой. При падении давления в камере Г до минимума сопло 7 под действием пружины 8 отходит от шарика 9, и камера В через соп­ ло 7 сообщается с атмосферой. В камеру Д сжатый воздух поступает из линйи питания. Из камеры Д сжатый воздух через шариковый клапан 5, управляемый мембраной 15, проходит в камеру Е и через постоян­ ный дроссель 6 в камеры Ж и Г.

- 27 -

Это влечет за собой изменение давления сяатох'с воздуха в ка­ мерах S и Г, куда'через постоянный дроссель 6 непрерывно поступа­ ет воздух из линии литания.

Если давлепие в камерах Ж и Г повышается, что вызвано спус­ ком штока 3 вниз, то мембраны 13 и 14 усилительного реле вмес­ те с соплом 7 под действием этого давления перемещаются вниз в

19 начнет сжиматься, и заслонка 18 подвинется от сопла 4, а дав­ ление в камерах Ж и Г будет снижаться до тех пор, пока шариковый клапан 9 не прикроется и система не вернется в исходное состояние равновесия. В состоянии равновесия давление на выходе пневмопре­ образователя устанавливается пропорциональным усилию, развиваемо­ му рабочей пружиной, и, следовательно, пропорциональным величине перемещения ролика рычага программного механизма.

Если заслонка 18 под действием результирующей силы отодвига­ ется от сопла 4, давление в камерах 1 и Г уменьшается, в резуль­ тате чего мембраны 13 и 14 вместе с соплом 7 переместятся вверх.

Сопло 7 оторвется от шарика 9, и камера Б получит сообщение с атмосферой.

Давление в камерах Б и 3 будет уменьшаться до тех пор, пока выходное давление не уравновесит усилие, развиваемое рабочей пру­ жиной при перемещении рычага программного механизма.

Дополнительное клапанное устройство 5 поддерживает постоян­ ный перепад давления у дросселя 6 независимо от изменения давле­ ния питания в пределах 10% от номинального (1,4 кгс/см^).

Перепад давлений на дросселе 6 обусловлен усилием пружины в камере Ж и активной площадью мембраны 15. При отклонении давления питания от номинального мембрана 15 через стержень жесткого центра воздействует на шариковый клапан, увеличивая или уменьшая пропуск воздуха и давление'перед дросселем до тех пор, пока не восстановится условие равновесия мембраны 15,

Постоянство перепада давления на дросселе 6 определяет посто­ янство расхода воздуха через этот дроссель и сопло 4.

Таким образом, при указанном изменении давления питания (-10#), выходное давление программного устройства остается в пре­

делах допускаемого..

- 29 -