Модернизация системы управления коммерческим узлом учета нефти на ГНПС "Кумколь" Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

ГРНТИ 73.39.81

Сейтенова Гайни Жумагалиевна

к.х.н., ассоц. профессор (доцент), кафедра «Механика и нефтегазовое дело». Факультет металлургии, машиностроения и транспорта. Павлодарский государственный университет имени С. Торайгырова. г. Павлодар. 140008, Реет блика Казахстан; Дюсова Ризагуль Муслимовна

магистр, преподаватель, кафедра «Механика и нефтегазовое дело». Факультет металлургии, машиностроения и транспорта. Павлодарский государственный университет имени С. Торайгырова. г. Павлодар. 140008. Республика Казахстан; Кибатов Даулет Серикович магистрант, кафедра «Механика и нефтега зовое дело», Факультет металлургии, машиностроения и транспорта, Павлодарский государственный университет имени С. Торайгырова. г. Павлодар. 140008, Республика Казахстан; Абетанов Медияр Бейсембекович

магистрант, кафедра «Механика и нефтегазовое дело».

Факультет металлургии, машиностроения и транспорта. Павлодарский государственный университет имени С. Торайгырова, г. Павлодар. 140008. Реет блика Казахстан; e-mail: [email protected]

МОДЕРНИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ КОММЕРЧЕСКИМ УЗЛОМ УЧЕТА НЕФТИ НА ГНПС «КУМКОЛЬ»

В статье рассматривается проект модернизации системы управления узлом учета нефти на головной нефтеперекачивающей станции «Кумколъ». В плане предусмотрена автоматическая система учета нефти. обеспечивающая бесперебойную, качественную работу трубопровода. 1 HI 1С «Кумколъ» является стратегическим объектом в системе нефтепроводов Казахстана, который ведет перекачку на ТОО «ПетроКазахстан Ойл Продактс», а также на экспорт в КНР. Проектом предусмотрена полностью автоматизированная система управления технологическим прогрессом транспортировки нефти, используется новейшее микропроцессорное оборудование производства SIEMENS, которое раньше не эксплуатировалось в Казахстане для перекачки нефти. Измерения показателей нефти производятся согласно стандартам республики с минимальными погрешностями. Вычислитель расхода входящих в систему обеспечивает измерение, вычисление, индикацию, архивирование информации и выдачу в информационную сеть многих параметров при учете товарной нефти.

Ключевые слова: нефтепровод, эксплуатация, нефтеперекачивающая станция, узел учета, автоматизированная система.

ВВЕДЕНИЕ

Нефтепровод Кенкияк - Кумколь является важной частью нефтепровода Казахстан - Китай, введен в эксплуатацию в конце 2009 года. В 2010 году, в рамках соглашения между правительством КНР и правительством РК о развитии всестороннего сотрудничества в области нефти и газа от 17 мая 2004 года, была построена новая головная нефтеперекачивающая станция (ГНПС) Кумколь,

аналогов которой нет в Казахстане. Здесь полностью автоматизирована система управления технологическим процессом транспортировки нефти, используется новейшее микропроцессорное оборудование производства SIEMENS, которое раньше не эксплуатировалось в Казахстане для перекачки нефти.

ГНПС «Кумколь» осуществляет прием нефти Кумкольской группы месторождений и нефти западного региона по нефтепроводу Кенкияк-Кумколь. Осуществляет перекачку нефти на экспорт в направлении КНР через МН Кумколь-Каракоин (участок Каракоин-Атасу), и на Шымкентский нефтеперабатывающий завод (ТОО ПКОП) через МН Кумколь - Каракоин (участок Каракоин - ПСП Шымкент).

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ Для автоматизированного коммерческого учета нефти, поступающей с Кумкольского месторождения следует применять системы измерений количества и показателей качества нефти (СИКН).

В связи с этим было принято решение о модернизации системы управления коммерческим узлом учета нефти на ГНПС «Кумколь».

ГНПС Кумколь осуществляет прием Кумкольской нефти и перекачку ее по нефтепроводу Кенкияк-Кумколь. Согласно СНиП PK 2.04.01-2001* район строительства относится к ТУГ климатическому району со следующими природно-климатическими условиями [1 ]:

средняя максимальная температура воздуха наиболее теплого

месяца + 29,5 °С

средняя температура воздуха наиболее холодной пятидневки - 32,0 °С

расчетная снеговая нагрузка 1,2 к Па

нормативная ветровая нагрузка 0,38 кПа

Рабочая среда - нефть по стандарту РК 1347-2005. Физико-химические свойства нефти представлены в таблице 1. [2].

Таблица 1 - Физико-химические свойства нефти

Наименование показателя Значение показателя

1 Температура нефти, °С - минимальная - максимальная минус 5,0 плюс 50,0

2 Плотность, кг/м3 от 785 до 880

3 Вязкость кинематическая, сСт, от 3,5 до 150

4 Давление насыщенных паров при максимальной температуре нефти, кПа (мм.рт.ст), не более 66,7 (500)

5 Массовая доля воды, %, не более 1,0

6 Массовая концентрация хлористых солей, мг/дм3, не более 300

7 Массовая доля механических примесей, %, не более 0,1

8 Массовая доля парафина, % 16

9 Массовая доля серы, % 2,0

10 Массовая доля сероводорода, мшг1(ррт), не более 20

11 Массовая доля метил-и этил-меркаптанов в сумме, млн ^ррт), не более 40

12 Содержание свободного га:«, % не допускается

Основные технические характеристики и технологические режимы работы СИКН ГНПС «Кумколь» представлены в таблице 2.

Таблица 2 - Основные технические характеристики и работы СИКН ГНПС «Кумколь»

Наименование показателя Значение показателя

от 100 до 1500 на 1-м

1 Расход нефти через СИКН, т/ч этапе и до 2500 на 2-м этапе по реконструкции

Давление нефти, МПа

2 - рабочее от 3,1 до 6,2

- минимальное допускаемое 3,0

- максимальное допускаемое 6,3

Суммарные потери давления на СИКН при

максимальном расходе и максимальной вязкости,

3 МПа

- в рабочем режиме 0,2

- в режиме поверки 0,4

4 Режим работы СИКН непрерывный

5 Режим управления запорной арматурой автоматизированный

11 Режим работы ПУ Автоматизированный, периодический

12 Способ поверки ПУ по стенду поверки

13 Электроснабжение 3-х фазное 380 В / 50 Гц 220 В / 50 Гц

14 Категория электроснабжения по ПУЭ 2

Рабочим проектом предусматривается проектирование следующих функциональных блоков и систем, входящих в состав СИКН:

- блок измерительных линий (БИЛ);

- блок измерений показателей качества нефти (БИК);

- пробозаборное устройство щелевого типа с лубрикатором;

- технологические и дренажные трубопроводы;

- дополнительные БИЛ для увеличения максимального измеряемого расхода СИКН до 2500 т/ч.

В составе СИКН применены средства измерений (СИ), внесенные в реестр государственной системы обеспечения единства измерений Республики Казахстан,

поверенные и допущенные к применению в установленном порядке в Республике Казахстан.

Согласно ГОСТ 8.587-2006 предел относительной погрешности измерения массы брутто нефти не должна превышать ±0,25 %, а предел относительной погрешности массы нетто нефти не более ±0,35 % [3].

Метрологические характеристики СИ, входящих в состав СИКН должны удовлетворять следующим требованиям, представленным в таблице 3 [5].

Таблица 3 - Требования к метрологическим характеристикам СИ

Тип СИ Пределы допускаемой погрешности СИ Значение показателя

Основные СИ

Массовый расходомер Пределы допускаемой относительной погрешности измерения массового расхода в рабочем диапазоне расходов, % не более ±0,25

Преобразователь плотности Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерения плотности, кг/м3 не более ±0,3

Преобразователь температуры Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерения температуры, °С не более ±0,2

Термометр Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерения температуры, °С не более ±0,2

Преобразовател ь давления Пределы допускаемой приведенной погрешности измерения давления, % не более ±0,5

Манометр Пределы допускаемой приведенной погрешности измерения давления, % не более ±0,6

Система обработки информации (СОИ) Пределы допускаемой относительной погрешности преобразования информации, % не более ±0,05

Все СИ, входящие в состав СИКН должны проходить поверку в соответствии с требованиями действующих нормативных документов [6, 7].

БИЛ предназначен для формирования и выдачи информации по массовому расходу, давлению и температуре перекачиваемой нефти, а также проведения оперативных переключений при переходе с рабочей на резервную измерительную линию (ИЛ), проведения поверки, контроля метрологических характеристик (KMX) расходомеров массовых (PM).

БИК предназначен для формирования и выдачи информации по плотности, давлению и температуре перекачиваемой нефти, ручному и автоматическому отбору пробы по ГОСТ 2517-85 [4]. Конструктивно БИК выполнен по насосной схеме и представляет собой трубопровод ОИ5С) с установленными на нем запорно-регулирующей арматурой и контрольно-измерительными приборами.

Пробозаборное устройство предназначено для забора нефти и непрерывной подачи ее в БИК. Нефть в БИК отбирается из выходного коллектора СИКН (после места врезки возвратного трубопровода от ПУ) через пробозаборное устройство щелевого типа с лубрикатором. В качестве пробозаборного устройства на выходном трубопроводе СИКН установлен механизм выдвижной для пробозаборной трубки МВПТ-А-400-6,3-1л., ООО «БОЗНА», г. Бугульма.

В состав межблочной обвязки входят технологические трубопроводы соединяющие блоки и переходные площадки.

Межблочные дренажные трубопроводы учтенной и неучтенной нефти обеспечивают объединение всех закрытых дренажных систем технологических блоков, узлов и межблочных технологических трубопроводов СИКН. Под навесом предусмотреть грузоподъемное устройство. В качестве грузоподъемного устройства применить таль ручную шестеренную передвижную грузоподъемностью 1т [8].

В результате модернизации, автоматизированная система учета и показателей нефти позволить непрерывно контролировать качество продукта, пропускаемого через трубопровод.

Вычислитель расхода обеспечивает измерение, вычисление, индикацию, архивирование информации и выдачу в информационную сеть следующих параметров при учете товарной нефти:

- прием и обработка сигналов первичных преобразователей и вторичной аппаратуры (далее ВА):

а) с БИК (объемного расхода, плотности, температуры, давления);

б) с БИЛ (температуры, давления, массового расхода);

- преобразование значений параметров входных сигналов (импульсных, токовых) в значения величин;

- вычисление и отображение текущих значений параметров:

а) массы нефти по каждой линий отдельно и по СИКН в целом,

б) объемного расхода в БИК,

в) плотности (при рабочих температуре и давлении),

г) кинематической вязкости (при рабочих температуре и давлении),

д) температуры в каждой и в БИК,

е) давления в каждой линий и в БИК;

ж) контроль значений величин, звуковая сигнализация и печать сообщений о выходе значений за установленные пределы;

- приведение плотности к нормальным условиям (Т = 20 °С и Р = 0 и Т = 15 °С и Р ^ = 0) и к условиям измерения объема на СИКН;

- вычисление параметров: средневзвешенных значений плотности, температуры, давления;

- вычисление массы брутто нефти по каждой измерительной линии отдельно и суммарного значения массы брутто нефти СИКН (с начала цикла, смены, суток);

- вычисление объема нефти по каждой измерительной линии отдельно и суммарно по всем измерительным линиям с начала цикла, смены, суток при температуре и давлении на СИКН и вычисление суммарного объема по всем измерительным линиям (за отчетный период), приведенного к нормальным условиям (Т = 20 °С и Р Л = 0 и Т = 15 °С и P = 0);

J 4 изо изб ' 7

- возможность установки времени цикла (например, 1 час, 2 часа и т.д.) и смены, а также нормальных условий эксплуатации при настройке системы на месте эксплуатации;

- возможность настройки системы в любое время обслуживающим персоналом с соответствующими правами доступа;

- формирование, автоматическая печать отчетов (с начала цикла, сменный, суточный);

- создание и ведение архивов отчетов с возможностью просмотра и печати;

- учет времени работы средств измерений и оборудования с возможностью выборки по времени (за любой интервал времени, с возможностью разбивки по месяцам);

- создание и ведение отдельных журналов аварийных и оперативных событий (аварийные события, изменения режимов работы, изменения уровня доступа и т.д.) с возможностью просмотра и печати;

- управление автоматическими пробоотборниками;

- защита информации системой доступов и паролей;

- информационный обмен с контроллером измерительным (основным, резервным) по интерфейсу RS-485;

- информационный обмен через промышленный коммутатор по сети Ethernet с АРМ оператора СИКН [9, 10, 11].

ВЫВОДЫ

Модернизация системы управления коммерческим узлом учета нефти на ГНПС «Кумколь» позволит повысить эффективность работы насосной станции, минимизировать погрешности при измерениях, автоматизировать не только систему учета нефти, а также работу всей станции.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1 СНиП PK 2.04-01-2001 «Строительная климатология».

2 СТ РК 1347-2005. «Нефть. Общие технические условия».

3 ГОСТ 8.587-2006 «Нефть и нефтепродукты. Методы измерения массы. Рекомендации в РК зарегистрированы под №002/834».

4 ГОСТ 2517-85. Нефть и нефтепродукты. Методы отбора проб.

5 СТ РК 2.18-2003 «ГСИ РК. Методики выполнения измерений. Порядок разработки, метрологической аттестации и применения»;

6 СТ РК 2.6-2003 «ГСИ РК. Программа испытаний для целей утверждения типа средств измерений. Общие требования»;

7 Баимбетова, Д. М., Сейтенова, Г. Ж. К вопросу о применении метода ССП при проектировании трубопроводов // Наука и техника Казахстана. 2013. № 1-2.-С, 15-18;

8 Сейтенова, Г. Ж., Дорофеев, А. В., Утеулиев, М. М. В поиске новых катализаторов // Наука и техника Казахстана. 2005. № 2. С. - 139-144;

9 Faraj, Y., Wang, М., Jia, J., Wang, Q., Xie, C.-G., Oddie, G., Primrose, K., Qiu, C. Measurement of vertical oil-in-water two-phase flow using dual-modality ERT-EMF system // Flow Measurement and Instrumentation. - 2018. - 46. - P. 255-261.

10 Mecham, Т., Stanley, G., Pelletier, M., Liou, J.C.P. High speed data communications and high speed leak detection models : Impact of thermodynamic properties for heated crude oil in large diameter, insulated pipelines-Application pacific pipeline system // Proceedings of the Biennial International Pipeline Conference, IPC. 2018.-2.-P. 1121-1130.

11 Suerbaev, Kh. A., Kanapieva, F. M., Seitenova, G. Zh., Chepaikin, E. G. Carboxylation of organic compounds with metal alkyl carbonates (review)// Petroleum Chemistry. 2009. T. 49. № 4. P. 265-273.

Материал поступил в редакцию 21.09.18.

Сейтенова Faiimi Жумагалицызы

x.f.k., кауымд. профессор (доцент),

«Механика жэне мунай газ ici» кафедрасы, Металлургия, машинажасау жене колж факультету С. Торайгыров атындагы Павлодар мемлекеттж университету Павлодар к-, 140008, Казакстан Республикасы; Дюсова Ризагулъ Муслимовна

магистр, окытушы, «Механика жэне мунай газ ici» кафедрасы, Металлургия, машинажасау жэне колж факультет!, С. Торайгыров атындагы Павлодар мемлекеттж университету Павлодар К-, 140008, Казакстан Республикасы, e-mail: [email protected]; Кибатов Даулет Серикович

магистрант, «Механика жэне мунай газ ici» кафедрасы, Металлургия, машинажасау жэне колж факультет!, С. Торайгыров атындагы Павлодар мемлекеттж университет!, Павлодар к-, 140008, Кдзакстан Республикасы; Абетанов Медияр Бейсембекович

магистрант, «Механика жэне мунай газ ici» кафедрасы, Металлургия, машинажасау жэне колж факультету С. Торайгыров атындагы Павлодар мемлекеттж университет!, Павлодар к-, 140008, Кдзакстан Республикасы. Материал баспага 21.09.18 тустг

«Кумкел» бас мунай айдау станциясында мунайды есепке алудын коммерциялык торабын баскару жуйесш жацгырту

Макалада «Кумквл» бас мунай айдау станциясында мунайды есепке алу торабын баскару жуйесш жацгырту жобасы к,арастырылады. Жоспарда к^бырдыц уздшсгз, сапалы жумысын камтамасыз ememin мунайды есепке алудьщ автоматты жуйеЫ карастырылган. «Кумквл» бас мунай айдау станциясы К^азакстанныц мунай кубырлары жуйестде стратегыячъщ объект болып табылады, ол «ПетроКрзак/гтан Ойл Продактс» ЖШС-не, сондай-ак КХР-га экспортца цайта айдау жург1зед1. Жобада мунай тасымалдаудын технологиялыц процесш басцарудын толык автоматтандырылган жуйесi карастырылган, бурын ¡{азакстанда мунай айдау yuiin найдаланылмайтын SIEMENS oiidipiciniu жаца микропроцессорные жабдыгы пайдаланылады. Мунай кврсеткйитерш влшеу Республика стандарттарына сэйкес ец аз цателжтермен жург/'з1лед1. Жуйеге kí¡temía шыгын есептеучш аппарат ты олшеуд/, ecenmeydi, индикациялауды, мурагаттауды жэне ацпараттык жел1ге тауарлык мунайды есепке алу кезшде копте ген параметрлердi бе руд i камтамасыз emedi.

KLimmi создер: мунай цубыры, пайдалану, мунай айдау станциясы, олшеукондыргысы, автоматтандырылгаи жуй е.

Seitenova Gaini Zhumagaliyevna

Candidate of Chemical Sciences, associate professor,

Department of Mechanics and Oil and Gas Engineering, Faculty of Metallurgy, Machine Building and Transport, S. Toraighyrov Pavlodar State University, Pavlodar, 140008, Republic of Kazakhstan; Dyussova Rizagul Muslimovna

Master, lecturer, Department of Mechanics and Oil and Gas Engineering, Faculty of Metallurgy, Machine Building and Transport, S. Toraighyrov Pavlodar State University, Pavlodar, 140008, Republic of Kazakhstan, e-mail: [email protected]; Kibatov Daulet Serikovich

undergraduate, Department of Mechanics and Oil and

Gas Engineering, Faculty of Metallurgy, Machine Building and Transport,

S. Toraighyrov Pavlodar State University,

Pavlodar, 140008, Republic of Kazakhstan;

Abetanov Mailiyar Beisembekovaic

undergraduate student, Department of Mechanics and Oil and Gas Engineering,

Faculty of Metallurgy, Machine Building and Transport,

S. Toraighyrov Pavlodar State University,

Pavlodar, 140008, Republic of Kazakhstan.

Material received on 21.09.18.

Modernization of the management system of the oil accounting commercial

node at the HOPS «Kumkol»

The article discusses a project to modernize the management system of an oil metering station at the Head oil pumping station «Kumkol». Ï he plan provides for an automatic oil metering

system that ensures uninterrupted, high-quality pipeline operation. Head oil transfer station «Kumkol» is a strategic facility in the oil pipeline system of Kazakhstan, which is pumping to «Pet ro Kazakh st an Oil Products» LLP, as well as for export to the PRC. The project provides for a fully automated process control system for oil transportation, using the latest microprocessor equipment manufactured by SIEMENS, which was not previously used in Kazakhstan for pumping oil. Measurements of oil indicators are made according to the standards of the republic with minimal errors. The calculator included into the system provides measurement, calculation, indication, archiving of information and output to the information network of many parameters when accounting for marketable oil.

Keywords: oil pipeline, operation, oil pumping station, metering station, automated system.