Установка управления и контроля процессом гидроразрыва пласта

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТАНОВКА УПРАВЛЕНИЯ И КОНТРОЛЯ ПРОЦЕССОМ ГИДРОРАЗРЫВА ПЛАСТА(71) Заявитель Совместное закрытое акционерное общество ФИДМАШ(72) Авторы Линевич Александр Владимирович Куканков Геннадий Петрович Яценко Валерий Анатольевич Лапотентова Елена Борисовна(73) Патентообладатель Совместное закрытое акционерное общество ФИДМАШ(57) 1. Установка контроля и управления процессом гидроразрыва пласта (ГРП), включающая самоходное транспортное средство, на шасси которого установлен кузов-фургон с лабораторией и операторской частью с рабочими зонами для персонала, пультом управления комплексом оборудования ГРП, панелью подключения, компьютерной системой для сбора, обработки и регистрации данных, мониторами для отображения информации и электрическим шкафом, при этом установка оснащена средствами жизнеобеспечения, дизельным генератором для автономной работы двигателя и катушками с кабелем для подключения комплекса оборудования для ГРП, расположенными во внутренних отсеках фургона, отличающаяся тем, что она содержит беспроводную систему связи для персонала, телескопическую осветительную мачту, установленную в задней части фургона,систему видеонаблюдения с видеокамерой, установленной на телескопической осветительной мачте, при этом компьютерная система снабжена двумя взаимозаменяемыми компьютерами с программным обеспечением для сбора данных и выполнения инженерных расчетов в режиме реального времени, компьютером для управления гидратационной установкой и компьютером для контроля за давлением нагнетания в ходе операций ГРП,дизельный генератор расположен в задней части фургона, а катушки с кабелем расположены в отсеках фургона с доступом через люки, открывающиеся снаружи. 94162013.08.30 2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что видеокамера имеет угол обзора 360 с записью на многофункциональный сервер и возможностью передачи данных на монитор. 3. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что пульт управления комплексом оборудования ГРП состоит из восьми отдельных панелей для дистанционного управления насосными установками и панелей управления смесительной установкой и системы сбора данных, расположенных в одном корпусе. 4. Установка по п. 1 или 3 отличающаяся тем, что система связи содержит две радиостанции для персональных переносных раций в комплекте с шумозащитными наушниками и микрофонами на элементах питания, смонтированных на защитных касках. 5. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что система жизнеобеспечения содержит два отопителя и два вентилятора.(56) 1. Патент РФ на полезную модель 66287, МПК 60 3/14, 2007. 2. Станция управления гидроразрывом пласта и дозирования хим. реагентов КУ ГРП. 3. Передвижная автоматизированная установка сбора данных и управления с лабораторией, производство . Модель ЕС-26(прототип). Установка управления и контроля процессом гидроразрыва пласта (ГРП) относится к нефтяной промышленности и предназначена для сбора оперативных данных в процессе проведения операции ГРП, задания параметров работ и дистанционного управления операциями ГРП на скважине. Установка используется совместно со стандартным комплексом оборудования для гидроразрыва пласта (ГРП). Известны установки, включающие в свой состав самоходное транспортное средство и установленный на него с возможностью перемещения корпус ремонтной мастерской, в котором размещены средства жизнеобеспечения, средства связи, средства навигации, технологическое оборудование и встроенная система управления процессами технического обслуживания и ремонта 1. Система управления состоит из компьютера-сервера и связанного с ним интерфейсной шиной удаленного доступа портативного компьютера, играющего роль терминала. Известные устройства предназначены в основном для военной техники и не приспособлены для использования в нефтяной промышленности, в том числе для сбора данных и управления процессами гидроразрыва пласта. Известна станция управления процессом гидроразрыва пласта (ГРП) и дозирования химреагентов, предназначенная для управления агрегатами, выполняющими процесс ГРП,контроля и регистрации параметров, дозирования жидких химреагентов, подачи рабочего раствора к насосному агрегату 2. Станция смонтирована на шасси автомобиляс утепленным, обогреваемым фургоном и площадкой обслуживания. На площадке установлены гидравлический бак, и выдвижная мачта с четырьмя прожекторами, и катушки для сматывания кабелей. Пол фургона приподнят над рамой шасси и в этом промежутке монтируются трубы манифольда с расходомерами, гидравлические насосы и генератор,рукава и трубы гидравлических и пневматических систем. Внутреннее помещение фургона разделено на две части операторскую и технологическую. В операторской части расположены силовой шкаф и шкаф управления, стол с двумя компьютерами и креслами операторов, стенд управления насосами. В технологической части установлены дозирующие насосы с расходомерами и манифольдами, самовсасывающий насос, воздушный отопитель и электрический обогреватель. Недостатком известного устройства является недостаточное количество контролируемых параметров процесса ГРП (осуществляется контроль только за работой насосов), отсутствие лаборатории для анализа процесса ГРП, а также отсутствие возможности автоматического управления процессом гидроразрыва пласта в полном объеме. 2 94162013.08.30 Наиболее близким техническим решением к заявляемому является передвижная автоматизированная установка сбора данных и управления с лабораторией модели ЕС-26 АСД,производства 3. Установка представляет собой фургон, смонтированный на грузовом шасси-500 с колесной формулой 66 и дизельным двигателемС 33. Внутри фургон разделен на операторскую часть и полевую лабораторию. В операторской части фургона установлены пульт управления процессом гидроразрыва пласта и компьютерная система для сбора и регистрации данных, обработки полученных результатов. Внутри фургона расположены закрытые ниши (отсеки), в которых установлены 9 катушек с кабелем для соединения станции управления со следующими устройствами двумя блендерами (смесительными установками), двумя установками гидратации, двумя датчиками давления. В отдельном внутреннем отсеке фургона за кабиной водителя установлен дизельный генератор мощностью 10 кВт для автономной работы двигателя. Установка содержит панель подключения оборудования ГРП и электрический шкаф, а также оснащена средствами жизнеобеспечения, включающими отопитель и кондиционер. Снаружи фургона установлено шесть рабочих прожекторов два на кабине и по два на каждый борт. Установка содержит 4 компьютера с соответствующим оборудованием один компьютер предназначен для системы сбора данных, автоматического управления смешивающей установкой и автоматического управления системой гидратации / добавление химреагентов, второй компьютер предназначен для программного обеспечения процесса ГРП, два других компьютера представляют компьютерную систему интеллектуального управления насосом (насосами), при этом один из них запасной. Предусмотрено соединение с ноутбуком клиента, а также подключаемый к компьютерам один цветной принтер. В фургоне установлены жидкокристаллические мониторы два монитора отображают управление и сбор данных смесительной установки (блендера) и установки гидратации один монитор отображает данные на насосном управлении два монитора предназначены для отображения данных два монитора - программное обеспечение три монитора - персональные компьютеры управления насосами. Полевая лаборатория оснащена приборами для контроля жидкости гидроразрыва пласта. Недостатками известного устройства является недостаточный уровень комфортности при эксплуатации отсутствие системы видеонаблюдения с записью на многофункциональный сервер и возможностью передачи видеозаписи на монитор, расположение отсеков для катушек внутри фургона с возможностью открытия внутри фургона. Наличие дизельного генератора, установленного за кабиной водителя, превышает допустимый уровень шума в фургоне и не обеспечивает комфортную работу операторам, а мощность генератора 10 кВт не позволяет осуществлять подключение дополнительных источников,например дополнительного освещения, полевого оборудования. Отсутствие беспроводной связи между операторами, а также отсутствие в системе взаимозаменяемых компьютеров приводит к возможной потере информации, что снижает информационно-аналитический потенциал установки. Задачей, решаемой полезной моделью, является создание установки, обладающей высоким информационно-аналитическим потенциалом, повышение комфортности при эксплуатации. Поставленная задача достигается тем, что установка контроля и управления процессом гидроразрыва пласта, включающая самоходное транспортное средство, на шасси которого установлен кузов-фургон с лабораторией и операторской частью с рабочими зонами для персонала, пультом управления комплексом ГРП, панелью подключения, компьютерной системой для сбора, обработки и регистрации данных, мониторами для отображения информации и электрическим шкафом, при этом установка оснащена средствами жизнеобеспечения, дизельным генератором для автономной работы двигателя и катушками с кабелем для подключения комплекса оборудования ГРП, расположенными во внутренних отсеках фургона, дополнительно содержит беспроводную систему связи для персона 3 94162013.08.30 ла, телескопическую осветительную мачту, установленную в задней части фургона, систему видеонаблюдения с видеокамерой, установленной на осветительной мачте, при этом компьютерная система имеет два взаимозаменяемых компьютера с программным обеспечением для сбора данных и выполнения инженерных расчетов в режиме реального времени, компьютер для управления гидратационной установкой и компьютер для контроля за давлением нагнетания в ходе операций ГРП, дизельный генератор расположен в задней части фургона, а катушки с кабелем расположены в отсеках фургона с доступом через люки, открывающиеся снаружи. Видеокамера имеет угол обзора 360 с записью на многофункциональный сервер и возможностью передачи данных на монитор. Пульт управления состоит из восьми отдельных панелей для дистанционного управления насосными установками и расположенных в одном корпусе панели управления смесительной установкой и панели системы сбора данных. Беспроводная система связи содержит две радиостанции для персональных переносных раций в комплекте с шумозащитными наушниками и микрофонами на элементах питания, смонтированных на защитных касках. Система жизнеобеспечения содержит два бойлера и два вентилятора для обслуживания лаборатории и операторской части фургона. Такое выполнение установки повышает уровень комфортности обслуживающего персонала. Наличие системы видеонаблюдения обеспечивает круглосуточную запись данных в течение 15 суток, при этом данные с видеокамер могут передаваться на любой из мониторов, установленных в операторской части фургона. Наличие двух взаимозаменяемых компьютеров с программным обеспечением позволяет осуществлять передачу данных без потери информации, а также одновременно записывать до 60 параметров технологического процесса, которые выводятся на панель системы сбора данных и панели управления насосными установками, что повышает информационно-аналитический потенциал установки. Благодаря наличию заявляемой компьютерной системы и беспроводной связи между персоналом, а также лабораторному оборудованию по тестированию геля все данные могут быть проанализированы на месте без потери информации в режиме реального времени и переданы заказчику или в офис. Выполнение пульта управления с восьмью панелями для дистанционного управления насосными установками позволяет подключать до восьми насосных установок и осуществлять контроль за их работой. Расположение дизельного генератора в заднем отсеке фургона не мешает работе персонала, а мощность генератора 16 кВт позволяет осуществлять подключение дополнительных устройств и дополнительного освещения. Наличие двух отопителей и двух кондиционеров позволяет эффективно контролировать заданную температуру внутри фургона, обеспечивать подачу горячей воды в лабораторию. Конкретный пример выполнения поясняется фигурами, где на фиг. 1 изображен общий вид установки контроля и управления справа на фиг. 2 изображен общий вид установки контроля и управления слева на фиг. 3 - вид установки сверху. Установка управления и контроля комплексом ГРП содержит самоходное транспортное средство (грузовой автомобиль КС 7324), на шасси 1 которого установлен кузовфургон 2. Фургон 2 представляет собой теплоизолированный корпус с расположенными с двух сторон окнами с металлическими решетками и боковой дверью с правой стороны. У входа перед дверью расположены площадка и лестница с перилами. Внутреннее помещение фургона 2 разделено перегородкой на операторскую часть 3 и химическую лабораторию 4. В операторской части 3 расположен пульт управления 5 комплексом оборудования для ГРП и компьютерное оборудование 6 для сбора, регистрации и обработки полученных данных, мониторы, рабочие места операторов 7, включающие столы и передвижные кресла, закрепляемые в транспортном положении, шкаф для одежды персонала. Для создания комфортных условий работы персонала и аппаратуры установка оснащена системой жизнеобеспечения, которая включает в себя автономный отопитель 8, отопитель-бойлер 16,два кондиционера (на фигурах не показаны), один из которых расположен в химической 4 94162013.08.30 лаборатории 4, а другой в операторской части 3, имеется два бака воды по 50 литров каждый. Один бак - для чистой и второй - для серой (отработанной) воды. Внутри фургона в операторской части 3 слева по ходу шасси в отсеке 9 расположена панель подключения 10 оборудования комплекса для ГРП, предназначенная для передачи данных, необходимых для анализа работы комплекса (оперативные данные), и сигналов управления. Имеется электрический шкаф 11, расположенный слева по ходу шасси рядом с пультом управления 5. Вдоль нижней боковой части фургона в герметичном отсеке 12 расположены катушки с кабелем для подключения смесительной, гидратационной установок комплекса ГРП,системы обработки данных и катушка с приводом заземления, неподвижно закрепленные на шасси. В боковом отсеке 13, расположенном под фургоном, размещены переносные катушки для подключения кабелей датчиков высокого давления. В отдельном заднем отсеке 14 расположен барабан силового кабеля. Доступ к катушкам с кабелем в отсеках 12,13 и 14 осуществляется через люки, открываемые снаружи фургона. Во всех отсеках 12,13, 14 имеется подсветка. Для создания комфорта и удобства обслуживающего персонала над отсеком 12 расположен диван для отдыха. Установка имеет осветительные приборы,которые обеспечивают освещение внутри фургона и снаружи фургона со стороны входа и отсеков катушек с кабелем. На задней стенке фургона установлена телескопическая осветительная мачта 15. Для визуального контроля за работой установки имеется система видеонаблюдения,включающая в себя 4 видеокамеры уличного исполнения и видеокамеру, которая имеет угол обзора 360 с записью на многофункциональный сервер, расположенную на осветительной мачте 15. Многофункциональный сервер, выполняющий роль видеорегистратора,обеспечивает круглосуточную запись данных с 4-х видеокамер на жесткий диск в течение 15-ти суток. Данные с видеокамер могут передаваться на любой из мониторов, установленных в операторской части 3. Внутри фургона за перегородкой расположена химическая лаборатория 4. Лаборатория укомплектована необходимым оборудованием и приборами для анализа качества приготовленного геля, воды и проппанта, имеется вся необходимая мебель столы, тумбочки,кресла, а также ноутбук. Для создания нормальных условий работы обслуживающего персонала рядом с лабораторией расположен отопитель 16 для подачи горячей воды в умывальник лаборатории и кондиционер. Пульт управления 5 комплексом оборудования ГРП состоит из восьми отдельных панелей 17 для дистанционного управления восьмью насосными установками и панелей 18,включающих в себя панель управления смесительной установкой и панель сбора данных,расположенных в одном корпусе. Панель сбора данных предназначена для обработки данных, полученных от смесительной установки и датчиков высокого давления комплекса ГРП, и представляет собой главный орган управления работами по ГРП. Панели управления 17 насосными установками обслуживает один или два человека в зависимости от количества подключенных насосных установок. На панелях 17 имеется кнопка аварийной остановки всех насосных установок одновременно. Панели 18 обслуживает один человек. На панелях 17 и 18 размещены те же органы управления и контрольные приборы, что и на выносных пультах отдельных установок, входящих в состав комплекса ГРП (насосных установок и смесительной установки), а также тумблеры запуска дополнительных двигателей. Имеется возможность передать регистрируемые данные на портативный компьютер или модуль памяти, а также выводить на электронные или бумажные носители. Компьютерное оборудование 6 для сбора, регистрации и обработки полученных данных включает в себя компьютерную систему, соединенную в локальную сеть, и беспроводную систему связи для персонала. Компьютерная система снабжена двумя компьютерами 19 с программным обеспечением, которое позволяет проводить моделирование в реальном времени, а также одновременно записывать до 60 параметров технологического процесса,которые выводятся на панель системы сбора данных 18 и панели 17. Один из компьюте 5 94162013.08.30 ров предназначен для сбора данных, другой - для выполнения инженерных расчетов. Компьютеры 19 взаимозаменяемы, и при отказе одного из компьютеров другой выполняет его функции. Все компьютеры соединены в локальную сеть, имеется принтер и сканер. Информация с компьютеров отражается на восьми мониторах четырех для операторов и четырех для заказчика. Кроме того, имеется еще два компьютера, совмещенных с монитором, один из которых 20 предназначен для управления гидратационной установкой, а другой 21 - для непрерывного контроля операторами за давлением нагнетания в ходе операций ГРП. Компьютеры 20 и 21 позволяют отображать информацию с мониторов установки на внешние компьютеры заказчика. Передача данных осуществляется через беспроводную - точку доступа промышленного исполнения с наружной антенной 22,которая обеспечивает устойчивую связь на расстоянии не менее 200 метров. Установка оснащена усилителемсигнала с внешней направленной антенной 23, а также оборудована независимымшлюзом, что обеспечивает возможность использования сотовой связи и доступа в интернет с любого компьютера. Для оперативной связи в процессе выполнения работ персонал обеспечивается автономными беспроводными переговорными устройствами с антеннами. Для этого в установку включены две радиостанции 24-х персональных переносных раций в комплекте с шумозащитными наушниками, микрофонами на элементах питания и зарядным устройством для них, смонтированных на защитных касках. Оборудование установки может получать электрическую энергию как от внешней сети переменного тока, так и от автономного источника питания. Для автономного электроснабжения во внешнем запираемом отсеке 25, расположенном в задней части фургона установлен дизельный генератор переменного тока мощностью 16 кВт. Устройство имеет систему электрического запуска, автоматической подзарядки аккумулятора при подключении установки к внешнему источнику питания, а также автоматическую систему стабилизации напряжения и частоты тока. Таким образом, заявляемая установка обладает высоким информационно-аналитическим потенциалом и повышенной комфортностью при эксплуатации. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 7