CC BY
12АВТОМАТИЗАЦИЯ
В.Н. Карандин, Д.Н. Вахов, Сервисная компания «Автоматизация технологических систем»
микропроцессорные системы автоматизации технологических процессов в нефтедобыче
Сервисная компания «Автоматизация технологических систем» (СК АТС) работает в области автоматизации технологических процессов для нефтегазовой отрасли уже более 20 лет и в настоящее время является компанией, предоставляющей всю цепочку автоматизации - от локальных систем автоматики до многоуровневых распределённых систем АСУ ТП. Сам за себя говорит тот факт, что наши решения представлены на нескольких десятках месторождений, территориально расположенных в ХМАО, ЯНАО, на юге Тюменской области и Краснодарском крае.
Компания предоставляет Заказчику весь спектр услуг по созданию систем автоматизации - проектирование, изготовление и комплектацию, монтаж-наладку, сервисное гарантийное и послегарантийное техническое обслуживание. Для осуществления своей производственной деятельности СК АТС располагает производственными базами в г. Тюмени, г. Сургуте и г. Губкинском. Наиболее тиражируемыми типовыми проектами являются:
• телемеханизация нефте- и газодобывающих скважин, систем ППД;
• АСУ ТП установок подготовки нефти и ДНС;
• АСУ ТП товарных парков;
• АСУ ТП газового промысла, установок подготовки газа и газоконденсата;
• АСУ ТП объектов энергоснабжения;
• Коммерческие узлы учёта нефти, газа, воды, электроэнергии;
• Системы автоматизации и телемеханизации трубопроводов различного назначения;
• Автоматизированные системы контроля процессов бурения и контроля пересечения стволов скважин;
• Автоматизированные системы пожаротушения;
Кроме того, наша фирма является разработчиком высокоэффективных решений по автоматизации ряда технологических процессов. Особенно интересны, на наш взгляд, следующие разработки:
• система контроля пересечения стволов скважин при бурении;
• телеметрическая система противо-аварийной защиты удалённых объектов с блоком автономного питания.
Система контроля пересечения ство-
лов скважин предназначена для предупреждения аварийной ситуации при строительстве скважины, которое осуществляется на действующих кустах скважин либо вблизи их. Работа устройства основана на регистрации упругих колебаний, возникающих от вибрации долота в процессе бурения скважины. Для этого на устье эксплуатационной скважины устанавливается датчик вибрации, сигнал от которого
Рис.1. Пульт системы контроля пересечения стволов ^важин
поступает на вход микропроцессорного контроллера, где обрабатывается и по каналу связи передаётся на пульт системы контроля. Пульт системы представляет собой промышленный микроконтроллер с панелью отображения информации (рис.1). Программное обеспечение пульта по величине поступающего с датчика вибрации сигнала идентифицирует приближение или удаление бурового инструмента по отношению ствола контролируемой эксплуатационной скважины путём сравнения величины сигнала вибрации с пороговыми значениями сигнала от долота. Полученные в результате работы программы значения заносятся в базу данных для последующего использования, например, отображения в виде графиков, таблиц на экране, вывода на печать.
На рабочем месте бурильщика устанавливается устройство оповещения, управление которым по каналам связи осуществляет микроконтроллер системы. В качестве канала связи может быть использована как физическая линия, так и радиоканал. В устройстве оповещения в зависимости от ситуации включается световая и звуковая сигнализация.
Телеметрическая система противоава-рийной защиты удалённых объектов с блоком автономного питания предназначена для контроля и управления блоком задвижек на участках нефтепроводов, газопроводов, водоводов, расположенных в труднодоступной местности (болота, водные переходы, пойменные территории и т. д.), к которым затруднено или нецелесообразно подведение линий электроснабжения. Система позволяет:
• контролировать давление и температуру нефти на заданном участке трубопровода путём их непрерывного измерения и информировать диспетчерскую службу о любых ненормативных отклонениях;
• в случае необходимости перекрывать участки трубопроводов;
• контролировать и поддерживать заданный режим работы оборудования.
Система обладает следующими преимуществами:
• нет необходимости в прокладке к узлам линейных задвижек линий электропередач;
• совместное применение химических (аккумуляторные батареи) и электромеханических (дизель-генераторная установка) источников электроэнергии позволяет сделать работу дизель-генераторной установки периодической, тем самым свести к минимуму потребление топлива.
Общий вид системы представлен на рис. 2.
Функционально система состоит из следующих узлов:
• блок-бокс контейнерного типа в ан-тивандальном исполнении;
• блок первичных датчиков, необходимых для контроля работы трубопровода;
• дизель-генераторная установка (ДЭУ) с аккумулятором, топливным баком и блоком управления;
• шкаф аппаратурный, в котором находятся контроллер, радиостанция, блок
• бесперебойного питания;
• шкаф силовой, в котором установлена аппаратура управления блоком задвижек.
На сегодняшний день выпускаются установки мощностью от 1,0 до 100,0 кВА. В настоящее время многие Заказчики справедливо считают, что капитальные вложения просто в «локальную автоматизацию» малоэффективны. Требуется консолидация технологической информации и бухгалтерско-экономической отчетности с целью создания аналитических систем (мониторинга) для принятия управленческих решений, охватывающих динамику всего производственного технологического цикла от добычи, подготовки, транспортировки до учета добываемого продукта, включая планирование и обо-
WWW.NEFTEGAS.INFO
\\ автоматизация \\ 17
АвТоМАТИЗАцИЯ
Рис.3. Вид экранных форм системы оперативного мониторинга технологических объектов «СМТО-ЯМАЛ»
снование инвестиций. Необходимы подготовленные выборки данных, которые будут единым источником информационного анализа для всех подразделений и уровней управленческого эшелона предприятия. Должен быть разработан и утвержден регламент сбора и обработки данных, которые представлены с разным уровнем детальности и ориентированы на круг отдельных групп специалистов и руководителей с учетом поставленных задач. В оперативной информации нуждаются не только районные и центральные информационно-технические службы, технологи, службы энергетиков, ремонтные бригады, подразделения технического сопровождения. Своевременно и в нужном ракурсе должны быть осведомлены и подразделения, отвечающие за контроль и анализ технико-экономических показателей производства, перспективное развитие и плани-
рование. И в данном смысле речь уже идет об отдельных классах задач:
• причинно-следственном анализе потерь при плановых и аварийных простоях оборудования,
• ретроспективном анализе и выявлении закономерностей в ракурсе мероприятий повышения эффективности производственной деятельности,
• оперативной рейтинговой оценке показателей по структурным подразделениям и объектам,
• эффективности и планировании затрат на электроэнергию, выражающихся в расчете удельных показателей и соблюдении назначенных режимов потребления электроэнергии.
Опираясь на объявленные положения, которые являются характерными для многих предприятий отрасли, наше предприятие предлагает готовое решение - Систему оперативного мониторинга технологических объектов
«СМТО-ЯМАЛ». (рис.3). Четырехлетний период совершенствования системы позволил отладить, апробировать, сделать гибкими и информативными составляющие её сервисы:
• оперативного оповещения. В блок задач данного сервиса входит предупреждение, оповещение и сигнализация об аварийных ситуациях на объектах, первичный анализ причин. Источником данных являются сведения температурных датчиков, датчиков избыточного давления, датчиков загазованности, несанкционированного доступа в технологические помещения и на объекты, сигналов срыва подачи электроэнергии, выхода за назначенные уставки технологических параметров, превышение назначенных лимитов по расходу электроэнергии и пр.
• регламентной отчетности. Фундаментом отчетной базы технологических объектов системы являются режимные листы с «двухчасовой» детальностью сведений «накапливаемых» технологическими контроллерами объектов. Далее сведения агрегируются по отдельным классам задач до уровня сменных, суточных, месячных выборок, как уровня отдельного объекта, так и уровня отдельных цехов, регионов и предприятия в целом.
В отдельных аналитических схемах представлены сводки для выделенной совокупности объектов, «находящихся в зоне взаимовлияния с выделенной ДНС-УПСВ», с указанием:
• состава и изменений текущего состояния механизированного фонда скважин (отдельно добывающих и скважин ППД),
• суммарных показателей (отдельно по телемеханике и сведениям геологических служб) о добытой/закачанной жидкости для совокупности скважин,
• динамики откачки жидкости с ДНС-УПСВ (а далее ЦПС, КУУН) и остаточ-
ного содержания жидкости в резер-вуарном парке,
• сведений о потерях добытой жидкости в результате внутрисменных простоев механизированного фонда и отдельно для простаивающего фонда скважин,
• данных о расходе электроэнергии для каждого из объектов (куст, ДНС, УПСВ, ЦПС, КУУН) с указанием удельных показателей в разрезе отдельных производственных показателей,
• и пр.
Перечень отчетных форм определяется особенностями и регламентом предприятия. Условно выходные формы
разбиты на блоки:
• информационно-аналитических показателей. Позволяет получить представленные в отчетном модуле сведения в ракурсе графиков трендов и/или гистограмм. Предлагаемый инструментарий позволяет показать один и тот же показатель с разным уровнем «вложенности». В качестве одной из категорий уровней вложенности выступает связка: объект-цех-регион-предприятие, в качестве другой двухчасовка-сутки-квартал-год. Другими словами, выбрав указателем мыши тот или иной фрагмент диаграммы, мы «проваливаливаем-ся» на уровень с более меньшей детальностью данных.
• технологических схем АСУ-ТП реального времени. Имеющийся в распоряжении разработчиков инструментарий позволяет привести к единому корпоративному стандарту (цветовая гамма схем, единицы измерения текущих параметров, изображения отдельных компонентов и узлов) и просматривать отображения всех включенных в систему объектов вне зависимости от использованных технических решений разработчиков функционирующих локальных АСУ-ТП.
• картографического представления. Одним из альтернативных вариантов представления данных в системе при-
нята возможность просмотра многоуровневых карт: кустов, площадочных объектов, месторождений, регионов и в целом. На картах в режиме реального времени представлены ключевые текущие параметры (по заданному критерию для каждого уровня картографического представления) • контроля целостности данных. Осуществляет контроль по заданным критериям за данными, накапливаемыми системой на предмет полноты, непротиворечивости и достоверности. Журнал отчета размещается в отдельном разделе системы оперативного оповещения. Характерным направлением развития проекта принято максимальное отражение логики предметной области в информативных оболочках системы, что позволяет менеджерам предприятия сконцентрировать внимание на принятии адекватных ситуации управляющих решений, а не на способах получения и оценки разномасштабных сведений. Практика внедрения определила ряд функциональных требований для образующих компонентов системы, а именно: работа на неустойчивых и малоскоростных каналах связи с применением кэшируемых промежуточных хранилищ данных; реализация пользовательского интерфейса на технологиях «тонкого» WEB-клиента (не требует предустановки и обновления версий ПО на рабочих местах).
В качестве технических средств отображения информации в системе, помимо монитора рабочего места спе-
циалиста, предусмотрены экраны коллективного пользования, установленные в диспетчерских службах предприятия. Для обеспечения информацией менеджеров компании, находящихся вне зоны корпоративной сети предприятия, в системе реализована возможность доступа при помощи мобильного телефона (смартфона). Функцией подсистемы является доставка аналитически обработанной информации на мобильное устройство, позволяющее отображать графические, тренды, диаграммы, графику, табличную информацию. Обеспечивается вывод журнала экстренных (аварийных) сообщений. Вся информация упорядочена по типологии, технологическим объектам и специфике уровня задач каждого пользователя. Архитектура системы, основанная на открытых стандартах OPC, XML, в совокупности с гибкой политикой ранжирования доступа к информационным ресурсам и хранилищам системы создает предпосылки интеграции как в «смежные» системы, такие как планирование ГТМ или аудит учета электроэнергии, так и в более глобальные системы уровня образующих НК. Внедряя наши решения, вы получаете путь к эффективному управлению предприятием и достижению устойчивого преимущества в конкурентной борьбе.
сервисная компания «автоматизация технологических систем»
625048, г. Тюмень,
ул. Котовского, 1, корп. 2/5, а/я 1825 Тел./факс: (3452) 444-920, 446-987 Е-mail: tyumen@asugroup.ru 628400, г. Сургут, ул. Октябрьская, 37а Тел./факс: (3462) 518-399 Тел.: (3462) 518-402 Е-maiL: surgut@asugroup.ru 629830, г. Губкинский Микрорайон 11, д. 35/1 Тел./факс: +7(34936) 5-77-80
WWW.NEFTEGAS.INFO
\\ автоматизация \\ 19
