CC BY
56
17. Deformation response of the roof during coal mining with solid backfill based on the viscoelastic properties of the spent rock / P. Huang [et al.] // International Journal of Mining Science and Technology.2021. Volume 31. No. 2. pp. 279-289.
18. Analytical study of ground motion caused by the propagation of seismic waves through destroyed rock massifs / J. C. Li [et al.] // International Journal of Numerical and Analytical Methods in Geomechanics. 2017. Volume 42. No. 1. pp. 95-109.
19. Complex instrumental monitoring of hazardous geological processes in the Kazbek volcanic center / V.B. Zaalishvili [et al.] // International Journal GEOMATE, 2018. 15 (47). pp. 158-163.
20. Assessment of energy caused by mining operations and forecasting of rock release at a diamond mine in Canada using a full 3D model elastic-plastic finite elements / M. Sepehri [et al.] // Engineering geology. 2020. Volume. 266. p.105457.
21. Mining in the Arctic environment — an overview from the ecological, socioeconomic and legal points of view / A. Tolvanen [et al.] // Journal of Environmental Management. 2019. Volume 23. p. 832-844.
УДК: 004.8: 621.6.028+662.767.2 DOI 10.46689/2218-5194-2022-2-1-234-254
ЦИФРОВЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТРАНСПОРТОМ ГАЗА Н.А. Еремин, В.Е. Столяров, Е.А. Сафарова, С.И. Гавриленко
Раскрывается опыт создания цифровых систем управления для повышения эффективности системы транспорта газа. Цифровая модернизация Единой системы газоснабжения России на основе инновационных разработок, отечественного программно-технического обеспечения и цифровых компетенций инженерно-технического персонала повышает конкурентоспособность цифровой газовой экономики. Интегрированными объектами Единой системы газоснабжения являются информация, процессы, персонал и организационные структуры. Стратегия развития Единой системы газоснабжения нацелена на внедрение инновационных подходов к формированию новой базы нормативно-правовых документов по техническому регулированию и стандартизации. Цифровая система управления транспортом газа повышает операционную эффективность и снижает затраты на всех этапах жизненного цикла Единой системы газоснабжения.
Ключевые слова: газ, транспорт, коррозия, мониторинг, контроль, управление, персонал, интеллект, трансформация, Единая система газоснабжения России.
Опыт реализации цифрового управления для магистрального экспортного газопровода представлен в статье «Цифровая система управления экспортным газопроводом с повышенным уровнем надежности». В материалах приведены решения, примененные для экспортного магистрального газопровода «Ямал-Европа», обеспечивающего поставки газа в страны Западной Европы (Польша, Германия) с декабря 1999 г. по настоящее время [1]. В настоя-
щее время цифровая экономика рассматривается как ключевой элемент развития национальной экономики на основе внедрения цифровых решений и интеллектуальных технологий, где основой снижения себестоимости и оперативности принятия решений становятся большие данные. Авторы рассматривают в качестве объектов трансформации данные, процессы и персонал, но с учетом объективно сложившейся ситуации при внедрении целесообразно также рассматривать организационную структуру управления как отдельный объект трансформации [2].
Старая парадигма в топливно-энергетической отрасли базировалась на максимизации объемов добычи углеводородов и минимизации затрат на их производство. Новая парадигма является современной концепцией ценностей и технических решений, направленной на повышение капитализации или стоимости активов компании (фондоотдачу) в реальном времени - 60/24/7 и основывается на сборе и обработке больших данных в реальном времени по всему производственному циклу подготовки, транспорта и реализации товарной продукции. При этом важно оценить степень надежности и эффективности принятых в 2000-х годах решений, которые в дальнейшем стали типовыми для большинства отечественных магистральных газопроводов при обеспечении как экспортных поставок, так и потребностей внутреннего рынка Российской Федерации. Появление и надежность вышеуказанных решений была обоснована необходимостью эволюционного развития систем линейной телемеханики (СЛТМ) в связи с переходом на цифровые технологии получения и обработки информации, а также управляющие воздействия на технологическое оборудование с использованием скоростных каналов передачи данных. Требования к реализации указанных решений формировались исходя из необходимо сти:
• цифровой интеграции с национальными и зарубежными потребителями;
• обеспечения комплексного подхода по диагностике и управлению оборудованием;
• обеспечения возможности управлением всеми газопроводами из единого центра для гарантированного обеспечения контрактных обязательств при экспортных и внутренних поставках газа;
• обеспечения возможности локализации нештатных ситуаций в сжатые сроки дистанционно и по возможности с минимальным участием персонала.
В 1993 году РАО «Газпром» поставила задачу разработки и внедрения передовых систем автоматики и телемеханики (САиТМ) с учетом имеющегося опыта эксплуатации отечественных решений и перспективных зарубежных разработок. Задачи систем управления при обеспечении безопасности га-
зотранспортной системы (ГТС) согласно техническим требованиям к системам линейной телемеханики были определены в обеспечении автоматического контроля и автоматизированного управления технологическими процессами и оборудованием линейной части магистральных газопроводов (ЛЧ МГ) и продуктопроводов, а также удаленных вспомогательных объектов компрессорных (КС) и насосных станций (НС). Решения поставленных задач должны обеспечивать при этом «функции обработки и передачи информации при взаимодействии с технологическими объектами, каналами связи и АСУ ТП компрессорных станций» [3]. Согласно принятым «Общим требованиям к системам телемеханики» и положениям «Правила эксплуатации магистральных газопроводов» (ПТЭ МГ) решения применялись ко всем основным объектам контроля и управления магистральных газопроводах и инфраструктуры, имеющим в своем составе автоматические системы управления, в том числе [4]:
• линейной части (ЛЧ), включая трубопроводы с отводами, лупингами, перемычками, запорной арматурой, переходами и т.д.;
• крановых площадках всех типов и узлов запуска и приема поршней
на ЛЧ;
• газораспределительным станциям (ГРС), пунктам редуцирования газа (ПРГ); газоизмерительным станциям (ГИС);
• АГНКС, линейным энергообеспечивающим объектам;
• линиям и сооружениям технологической связи, средствам телемеханики, АСУ ТП, устройствам электроснабжения и дистанционного управления запорной арматурой и установкам ЭХЗ;
• зданиям и сооружениям, удаленным объектам жизнеобеспечения КС;
• объектам добычи газа и др. объектам жизнеобеспечения.
Нормативно предусматривалось, что СЛТМ должны при построении
иметь гибкую структуру компоновки аппаратных и программных средств и могут быть использованы как самостоятельно (автономно) так и во взаимодействии с АСУ ТП газотранспортного предприятия и серверами БСЛОЛ АСУ ТП КС через каналообразующую аппаратуру или контроллер связи с КП по различным каналам передачи данных, приоритетно определялось преимущество цифровых каналов и использование волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) [5]. Проектом реализации принятых решений в рамках первого международного договора по созданию АСУ ТП в дальнейшем стало создание в 1999 г. Автоматизированной системы управления компрессорной станции (АСУ ТП КС) «Несвиж», а затем тиражирование принятых решений в рамках ответственности предприятий в объеме Региональной АСУ ТП П Белтрансгаз (ОАО «Газпром трансгаз Беларусь») и Региональной АСУ ТП П Лентрансгаз (ООО «Газпром трансгаз Санкт-Петербург») в составе экспортного маги-
стрального газопровода Ямал-Европа. Принятая в рамках реализованного проекта интегрированная система управления процессом эксплуатацим (ИС-УЭ) компрессорной станции обеспечивала диагностику, контроль и управление КС «Несвиж» и автоматизированное управление участком газопровода (209 км) в границах ответственности двух линейных производственных управлений магистральным газопроводом (ЛПУ МГ). Схема построения ИС-УЭ КС «Несвиж» приведена на рис. 1.
Рис. 1. Интегрированная система управления процессом эксплуатации
компрессорной станции
Однако реальное состояние систем телемеханизации магистральных газопроводов РАО «Газпром» в 1996-97 годах (рис. 2) с одной стороны указывает на имеющийся в то время достаточно низкий уровень телемеханизации газопроводов.
С другой стороны, могло обеспечить возможность начать массово оснащать магистральные газопроводы передовыми системами телемеханики на основании типовых решений.
Правильность реализации такого подхода подтвердилась в дальнейшем при широком внедрении успешно зарекомендовавшей на МГ «Ямал - Европа» системе телемеханизации типа СЛТМ Магистраль-2 с программным обеспечением «Зонд» в качестве пункта управления (разработка ООО «Фирма Газприборавтоматика» ПАО «Газпром автоматизация). Вид крановых площа-
док до и после внедрения телемеханики СЛТМ «Магистраль-2» приведен на рис. 3.
Рис. 2. Состояние по телемеханизации газопроводов в РАО «Газпром»
в 1996 - 97гг.
а б в
Рис. 3. - Крановая площадка с системой ЛТМ «Магистраль-1» (а);
Типовая крановая площадка с блок-боксом КП СЛТМ на МГ «Ямал - Европа» (1999 г.) (б); КП СЛТМ «Магистраль-2» (1999 г.) (в)
Опыт и наработанные практические решения в рамках реализации проекта, в дальнейшем позволили сформировать типовой вариант требований по телемеханизации запорной арматуры и катодной защиты газопровода
(СКЗ), обнаружения утечек (СОУ), решений по обеспечению безопасности газопровода. Типовой вариант реализации с использование радиорелейных линий связи приведен на рис. 4.
Диспетчерский пункт КС (ЛПУ)
ЛВС АСУ ТП НС
Принтер
АРМ диспетчера ИИУСЛТМ, Основной ПУ
ПУ - пункт управления ИИУСЛТМ КП -контролируемый пункт ИИУСЛТМ ЦКИ - центральный концентратор информации КИ -концентратор информации ДП - диспетчерский пункт КС (ЛПУ)
Узел связи -
Базовая РРС
Аппаратура связи сДПКС
ЦКИ Резервный ПУ, АРМ телемеханика
Антенна связи с КП
Аппаратура связи. Концентраторы информации (КИ)
Необходимость применения различных информационных измерительно-управляющих систем на магистральных газопроводах не является совершенно новой и обоснована мировым опытом эксплуатации и показателями структура ущерба от происшедших аварий и инцидентов при транспортировке газа по магистральным газопроводам Европейских стран, США и России (рис. 5).
Рис. 5. Диаграмма причин аварий в 1970-2008 гг. в различных странах
Анализ с расчетом показателей и причин аварийных ситуаций для предупреждения и оценка аварийности приведен на рис. 6.
Оценка снижения размеров возможного ущерба производится из исходных показателей надежности, которые оцениваются: 1) по статистическим данным об отказах, 2) на базе накопленного инженерного опыта (экспертным путем), 3) по данным завода-изготовителя и действующих требований к надежности оборудования, 4) использования статистического и экспертного подходов, 5) путем анализа плотности распределения нагрузок. При оценке показателей надежности рекомендуется использовать следующие источники информации: 1) отраслевые базы данных по аварийности объектов и систем газоснабжения; 2) нормативные и справочные данные; 3) научно-техническую литературу; 4) отчеты НИР; 5) эксплуатационные данные производственных предприятий отрасли; 6) данные заводов-изготовителей по прогнозным значениям показателей надежности оборудования; 7) международные, государственные и отраслевые стандарты развитых стран; 8) зарубежные данные о функционировании и отказах аналогичных объектов для сопоставления имеющихся результатов.
Рис. 6. Структура ущерба от аварий и инцидентов при транспортировке газа
Постоянно увеличивается количество эксплуатируемых магистральных газопроводов со сроками эксплуатации от 30 до 50 лет (эффект «старения»), при этом сроки нормативной эксплуатации систем автоматизации и телемеханизации никто не пересматривал и они в настоящее время продолжают находиться в более коротком диапазоне - от 11 до 18 лет в рамках существующей Единой газотранспортной системы Российской Федерации, использующих самые современные системы интеллектуального управления, каналов связи и источников энергоснабжения [6]. Если рассматривать динамику роста сложности применяемых средств и систем автоматизации и управления транспорта газа, то её можно представить в виде графика роста степени сложности изделий (рис. 7).
Структура управления протяженным магистральным газопроводом с пультами управления, как территориальных подразделений, так и с возможностью удалённого мониторинга контроля состояния отельных участков и целостности его от объектов добычи до поставки потребителем представлена на рис. 8.
/; Малолюдные технологии и интеллектуальные системы Комплекс моделирования и оптимизации
Программный комплекс решения режимно-технол. задач
Подсистемы: учета расхода газа ГИС, АСУ энергоснабжения, эколог, мониторинга, пожарной авт. и др.
ЭСАОА-системы
ЛВС ДП САУКЦ
Подсистема диагностики технического состояния Автоматизация ГРС СЛТМ САУ ГПА
Рис. 7. График для анализа сложности средств и систем автоматизации и управления транспорта газа
Рис. 8. Структура уровней управления магистральным газопроводом
В рамках создания экспортного газопровода МГ Ямал-Европа на основе SCADA-системы была обеспечена реализация информационной структуры уже и газовой отрасли состоящей из: Центральной производственно-диспетчерской службы ПАО «Газпром» (г. Москва) - Диспетчерских служб Газотранспортного Предприятия (ГТП) (г. Смоленск, г. Минск) - Управления магистральным газопроводом (УМГ) в границах территориальных предприятий ГП «Белтрансгаз» и ОАО «Лентрансгаз», компрессорными станциями (КС) в границах проектных решений, объектами линейной части магистрального газопровода (ЛЧ МГ) обеспечивающими управление и обмен данными для мониторинга и контроля состояния объектами (рис. 9).
Рис. 9. Схема организации обмена данными по линейной части МГ «Ямал - Европа» (1999 г.)
В системе были также применены системы ранней диагностики компрессорного оборудования (СДКО), мульти-сервисные системы связи (МСС), системы регулирования группами газотурбинных агрегатов, отличающимися по количеству и единичной мощности и цехами различной производительности (СРКС), расположенными на расстоянии 300 метров технологического трубопровода (в качестве первой ступени сжатия газа был использован КЦ «Несвиж» МГ «Торжок-Минск-Ивацевичи» с ГПА Ц-6,3 и второй на КЦ-3 МГ «Ямал - Европа» с ГПА-16 Мвт.) [7; 8]. Схема информационных обменов
между различными уровнями реализованной системы управления приведена на рис. 10.
Рис.10. Структурная схема информационных обменов в рамках SCADA систем КС и ГТП МГ «Ямал - Европа»
К основным принятым в то время материалам по обеспечению реализации информационных технологий для различных технологических объектов добычи, транспорта, хранения и переработки относятся:
• отраслевая система оперативно-диспетчерского управления (ОСО-ДУ) ЕСГ России. Общесистемные технические требования. Часть I. 1997 г.;
• отраслевая система оперативно - диспетчерского управления (ОСО-ДУ) ЕСГ России. Общесистемные технические требования. Часть II. Требования к системам управления добычей и подземным хранением газа. 1999 г.
• отраслевая система оперативно - диспетчерского управления (ОСО-ДУ) ЕСГ России. Общесистемные технические требования. Часть III. Требования к системам управления переработкой газа и газового конденсата. 2000 г.
В этих материалах впервые были системно сформулированы единые для отрасли технические требования, сформировавшие в длительной перспективе реальные и реализованные на предприятиях подходы по:
• комплексам моделирования и оптимизации режимов, применяемым в системах реального времени в АСУ ТП газотранспортных, газодобычных и перерабатывающих предприятий;
• составу функциональных задач и их алгоритмизации при внедрении;
нормативной расчетной базы моделей и алгоритмов процессов и
процедур;
математическим моделям производственных процессов и техноло-
гий;
• программно-технической реализации принятых решений на объектах добычи, транспорта, хранения и переработки углеводородного сырья и материалов;
• интеграции в программно-техническую среду АСУ ТП с учетом имеющегося состояния оборудования, наличия технологического оборудования и степени автоматизации производственных процессов для направлений деятельности;
• формированию подходов, описаний интерфейсов человек - машина (ИЧМ);
• комплектности, составу документации и сертификации оборудования и услуг;
• рекомендациям по выбору эффективных комплексов моделирования;
• рекомендациям по схемам организации, создания, внедрения, эксплуатации технологическим оборудованием и системам управления объектами.
Следующим этапом развития САиТМ станут интеллектуальные системы, с тенденцией изменения роли персонала, а затем последует интеграция интеллектуальных систем и роботизация с обязательным моделированием транспортной загрузки потоков при наличии свободных мощностей в рамках ЕСГ России [9], см. рис.11 и 12.
Резервирование
активны* элементов
ГПА и САУ ГПА
Система управления «Диспетчер + средства ИУС»
Автоматика и телемеханика
Объект управления Технологическое оборудование
¿ 1 i 1 /
Паспортные характеристики
надежности
ТО и Р - техническое обслуживание и ремонт
Профилактическое обслуживание по наработке на отказ I
по состоянию
Система диагностики
Контроль и управление техническим состоянием
Информационно-аналитическая система «Оценка и ^^онитоцин^адежностщл^СД^АС^Ш)^^
Фактическая информация об отказах
-А.
Информация о состоянии
Рис.11. Структура задач информационно-аналитической системы
для МГ
Рис. 12. Новые функции и задачи автоматизированных систем
диспетчерского управления
Для проектируемой газотранспортной системы возрастают требования к: 1) производителям оборудования и условиям производства; 2) характеристикам и паспортным данным оборудования; 3) степени освоенности производства изделий и условиям применения (выпуск серийной продукции, модернизация продукции, новое изделие), наличия опыта внедрения на объектах; 4) техническим и климатическим условиям прохождения трассы газопровода; 5) опыта проектной организации; 6) компетентности персонала; 7) заинтересованности ответственных структур во внедрении новых технологий; 8) наличия типовых апробированных решений; 9) актуальности нормативно-правовой базы отрасли и государства; 9) наличия экономической и нормативно-правовой государственной поддержки. С учетом состояния и развития этих положений должна быть сформирована новая нормативная база взаимодействия автоматизированных систем диспетчерского управления (АСДУ) с уровнем Интегрированных управляющих систем (ИУС) и компетенций персонала в виде человеческого фактора (ЧФ). Схема взаимодействия приведена на рис. 13.
В последнее время рассматриваются вопросы использования существующей газотранспортной системы для совместной или последовательной закачки водорода, в том числе с использованием опыта в газотранспортных предприятиях Европейского Союза. Потенциальное использование существующей системы ЕСГ для хранения водорода или водородных смесей при-
ведет к определенным технологическим рискам. Основными источниками неопределенностей являются неполнота информации по надежности оборудования, частоте отказов, а также предположения и допущения, принимаемые в используемых моделях развития аварий в связи с процессами охрупчивания металлов и коррозией.
Рис. 13. Схема взаимодействия уровней управления
В ИПНГ РАН по тематике государственного заказа проводятся работы по оценке оптимальных условий эксплуатации подземного хранения метана совместно с водородом в широком диапазоне концентраций, что предполагает учет диффузионных, фильтрационных, геомеханических и геохимических процессов при взаимодействии с минералами, бактериями и пластовой водой в различных геолого-технических условиях. Предварительным результатом работ является прогноз трансформации геологической среды хранения в виде развития процессов коррозии, охрупчивания металлов и других проявлений, и изменений свойств среды, что требует продолжения исследований для формирования нормативной базы экономической целесообразности хранения и транспорта таких смесей с учетом технологических ограничений. Имеющиеся сегодня компетенции и научные проработки, территориальное расположение в европейской части страны крупнейших ПХГ, большинства действующих
АЭС и крупных производств, заинтересованных в экологически чистом топливе и снижении выбросов, создает явно благоприятные условия для формирования нескольких водородных кластеров полного жизненного цикла (производство-хранение-транспортировка-потребление) [10]. Применяемые в Европе стандарты строго лимитируют допустимую концентрацию водорода в природном газе, перекачиваемом по трубопроводу и хранимом в ПХГ с целью снижения негативных последствий, связанных с активацией коррозионных процессов.
Основой мероприятий по цифровизации и интеллектуализации работы газотранспортного предприятия являются инновационные технологии на базе современных комплексных научных исследований, отечественных средств и систем автоматизации и программных продуктов, что одновременно становится эффективным инструментом и стимулятором для успешного технологического развития различных отраслей России [11 - 14]. Без опыта и компетенций по комплексной автоматизации невозможно перейти к стадии интеллектуального управления объектами в режиме, называемом в ПАО «Газпром» «малолюдные технологии». С логикой снижения влияния персонала на производственный процесс был разработан и применен на ряде объектов добычи «СТО Газпром 2-2.1-1043-2016. Автоматизированный газовый промысел. Технические требования к технологическому оборудованию и объёмам автоматизации при проектировании и обустройстве на принципах малолюдных технологий». Материалы сохранили свою актуальность до настоящего времени и могут быть легко адаптированы для объектов транспорта с расширением сферы применения [13]. Технологические инновации: широкое использование блочно-контейнерного оборудования заводской комплектации; применение запорной арматуры с расширенными возможностями и сроком эксплуатации; замена пневматических приводов запорной арматуры линейной части на электрические; широкое использование возобновляемых источников энергии (ветро-солнечная генерация) при отсутствии инфраструктуры для удаленных объектов; внедрение автоматизированных КП, ГРС, ЭСН. Появление отечественных инновационных мини-АЭС позволит снизить капитальные затраты, снизить углеродный след и обеспечить замену газотурбинных агрегатов на КС на электроприводные ГПА и КС и др. технологии:
• «искусственного интеллекта» с использованием нейросетей, машинного обучения на основе диагностики оборудования и параметров от систем визуализации, обнаружения утечек и других методов, для разработки сценариев прогнозирования, моделирования с возможностью оптимального управления производственными объектами и технологическими процессами, активами с учетом фактического состояния для газотранспортной системы;
• «цифровых двойников» для построения информационных моделей объектов и инфраструктуры, оптимизации производственных процессов, моделирования производственно-эксплуатационных, инженерно-технических, технико-экономических задач, состояния технологических комплексов;
• «распределенного реестра» (блокчейн) за счет децентрализации расчетов и эксплуатационных процедур, компетентности и удаленности от объектов участников; обеспечение безопасности и защищенности технологических информационных потоков; распределенных процедур обеспечения эксплуатации; создания удаленных отраслевых специализированных центров компетентности для широкого привлечения внешних экспертов к производственным процессам в оперативном режиме обеспечения загрузки мощностей и ресурсов;
• «корпоративных хранилищ данных» с возможностью территориального и организационного распределения информационных мощностей и объемов хранения информации по работе транспортной системы, учета состояния производственных объектов для всех стадий жизненного цикла и информации, поступающей с объектов по мере обустройства, старения и изменения состояния системы;
• структур «больших данных» для конфигурации массивов структурированных и неструктурированных онлайн-данных, получаемых в процессе строительства и эксплуатации для использования системами управления и мониторинга, различными структурными подразделениями в реальном масштабе времени; прогнозного анализа ситуации, снижения рисков и принятия упреждающих воздействий для локализации нештатных ситуаций, организации удаленного мониторинга, планирования и организации эксплуатации по фактическому состоянию оборудования;
• «единого информационного ресурса» предприятий для элементов организационной целевой архитектуры, задействованной в управлении и эксплуатации технологическими и производственными процессами (включая диспетчерское управление) для задач автоматизации документооборота, планирования бюджета и ресурсов, логистики регламентов и ремонтных работ, информационных обменов между пользователями и формирования задач оптимизации;
• «промышленного интернета», технологии 50 и беспроводной связи, облачных технологий, элементов виртуальной и дополненной реальности, видеоаналитики для организации эффективного сбора данных с территориально протяженных технологических объектов; применения дронов, роботизированных комплексов и мобильных рабочих для мониторинга и экспертной оценки проведения работ в опасных производственных и малодоступных зонах.
Широкое применение комплексной автоматизации и применение интеллектуальных технологий для управления объектами газотранспортной системы также позволит в сжатые сроки обеспечить:
• снижения влияния человеческого фактора в технологическом процессе на основании оценки производительности и состояния оборудования, обеспечить оперативное и дистанционное выявлении отклонений от заданных характеристик;
• прогнозирование, выявление, анализ и оценку рисков возможных аварий и локализацию нештатных ситуаций на основном и вспомогательном оборудовании на основании прогнозов заблаговременно и в реальном времени;
• создание и эффективное использование единой информационно-коммуникационной среды управления производственно-технологическими процессами, оборудованием и имеющимися на предприятии активами;
• оптимизацию (ранжирование) объектов при формировании планов и объемов работ с учётом рисков и затрат, компетенций персонала и наличия ресурсов;
• обнаруживать автоматически или автоматизировано нештатные события в работе оборудования и заблаговременно минимизировать последствия отказов или локализовать развитие нештатных ситуаций;
• обеспечивать автоматически или автоматизировано показатели работы оборудования и его характеристики (в соответствии с критериями);
• контролировать автоматически или автоматизировано негативные тенденции в состоянии оборудования (как отдельной единицы, так и технологического комплекса в целом), которые могут привести к ухудшению производительности или качества продукции; обеспечить рост производительности и качество добычи сырья;
• реализацию полного цикла управления техническим состоянием и целостностью на всех уровнях управления в соответствии с распределением полномочий и уровнем компетенции; продление сроков эксплуатации с учетом фактического состояния;
• создание прогнозных экономических и производственных моделей технического состояния для государственных надзорных органов в реальном масштабе времени и надзорном режиме контроля состояния с удаленных центров мониторинга.
Необходимо сформировать отечественный конкурентоспособный сектор исследований и разработок нефтегазодобычи, обладающий технологической базой мирового уровня для создания современных производств.
Заключение
Стратегические задачи по повышению эффективности функционирования Единой системы газоснабжения могут быть достигнуты за счет глубокой цифровой модернизации процессов транспорта газа. Формирование технологических заделов с учетом Применение интеллектуальных технологий в газотранспортной системе позволяет сформировать современную инфраструктуру обеспечения безопасности и экологичности газотранспортной отрасли с учетом возникающих рисков, связанных с декарбонизацией транспорта газа. Построение новой бизнес-модели отрасли за счет перехода к интеллектуальным технологиям обеспечит конкурентоспособность и снижение капитальных затрат на всех этапах жизненного цикла оборудования и эффективность принятых организационных структур применения в рамках Единой системы газоснабжения и существующей газотранспортной структуры.
Статья подготовлена в рамках выполнения государственного задания (тема «Фундаментальный базис инновационных технологий нефтяной и газовой промышленности (фундаментальные, поисковые и прикладные исследования)», № ААААА19-119013190038-2).
Список литературы
1. Столяров В.Е., Еремин Н.А. Цифровая система управления экспортным газопроводом с повышенным уровнем надежности // Научный журнал Российского газового общества. 2018. №2С. 4-10.
2. Дмитриевский А.Н., Еремин Н. А., Столяров В. Е. Роль информации в применении технологий искусственного интеллекта при строительстве скважин для нефтегазовых месторождений // Научный Журнал Российского Газового Общества. 2020. №3 (26). С. 6-21.
3. Основные положения по автоматизации, телемеханизации и автоматизированным системам управления технологическими процессами транспортировки газа", утвержденные РАО "Газпром" 22.01.1996 г.
4. СТО Газпром 2-3.5-454-2010. Правила эксплуатации магистральных газопроводов. Москва. 2010. С. 229 // Документы нормативные для проектирования, строительства и эксплуатации объектов ОАО «Газпром».
5. Алексеев В.В., Столяров В.Е., Гавриленко С.И. Математические модели и методики обеспечения приемлемых рисков информационно-измерительных и управляющих систем транзитных газопроводов. СПб.: СанктПетербургский ГЭТУ «ЛЭТИ», 2016. 160 с.
6. Клиновенко Иниватов Д. П. и др. Анализ рисков при использовании технологий искусственного интеллекта в нефтегазодобывающем комплексе / П. С. Ложников [и др.] // Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности», 2021. №7(576). С.17-27., DOI: 10.33285/0132-2222-2021-7(576)-17-27.
7. Система линейной телемеханики. Общие технические требования. РАО «Газпром» Отраслевая система оперативно-диспетчерского управления (ОСОДУ) ЕСГ России. Общесистемные технические требования. Часть I. 1997 г.
8. Отраслевая система оперативно - диспетчерского управления (ОСОДУ) ЕСГ России. Общесистемные технические требования. Часть II. Требования к системам управления добычей и подземным хранением газа. 1999 г.
9. Дмитриевский А.Н., Еремин Н.А. Инновационный потенциал умных нефтегазовых технологий // Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений. 2016. № 1. С. 4-9
10. Еремин Н.А., Столяров В.Е., Эволюция систем управления транспортом газа // Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности. 2019. 4 (549). С.5-14. DOI: 10.33285/0132-2222-2019-4(549)-5-14.
11. Кукула Ю.М., Глебова П.В. Современное состояние систем энергоснабжения нефтегазодобывающих предприятий на удаленных от инфраструктуры территориях и их перспективы // Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса, 2020. 6(120). С.85-88. DOI: 10.33285/1999-9934-2020-6(120)-85-88.
12. Бернер Л.И., Лавров С.А., Щукин Д.В. Контролируемые пункты системы телемеханики с питанием от солнечных батарей и ветрогенераторов // Промышленные АСУ и Контроллеры. №3. 2014. С.57-64.
13. СТО Газпром 2-2.1-1043-2016. Автоматизированный газовый промысел. Технические требования к технологическому оборудованию и объёмам автоматизации при проектировании и обустройстве на принципах малолюдных технологий // Документы нормативные для проектирования, строительства и эксплуатации объектов ОАО «Газпром». ООО «Газпром экспо». Москва. 2016. 203 с.
14. Digital oil and gas complex of Russia / A.N. Dmitrievsky, N.A. Eremin, D.S. Filippova, E.A. Safarova // Georesursy = Georesources, Special issue, 2020. P. 32-35. DOI: https://doi.org/10.18599/grs.2020.SI.32-35.
Еремин Николай Александрович, д-р техн. наук, проф., гл. науч. сотр., ermn@mail.ru, Россия, Москва, Институт проблем нефти и газа Российской академии
наук (ИПНГ РАН); Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина,
Столяров Владимир Евгеньевич, науч. сотр., ermn@mail.ru, Россия, Москва, Институт проблем нефти и газа Российской академии наук (ИПНГ РАН), член НТС ПАО «Газпром»,
Сафарова Елисавета Александровна, руководитель центра, науч. сотр., ermn@mail.ru, Россия, Москва, Институт проблем нефти и газа Российской академии Наук,
Гавриленко Сергей Иванович, преподаватель, ermn@mail.ru, Белорусь, Минск, ОАО «Газпром трансгаз Беларусь»
DIGITAL MODERNIZA TION OF OIL AND GAS PRODUCTION IN THE CONDITIONS
OF REDUCING CARBON FOOTPRINT
N.A. Eremin, V.E. Stolyarov, E.A. Safarova, S.I. Gavrilenko
The article reveals the experience of creating digital control systems to improve the efficiency of the gas transport system. Digital modernization of the Unified Gas Supply System of Russia based on innovative developments, domestic software and hardware and digital competencies of engineering and technical personnel increases the competitiveness of the digital gas economy. Integrated objects of the Unified Gas Supply System are information, processes, personnel and organizational structures. The strategy for the development of a Unified Gas Supply system is aimed at introducing innovative approaches to the formation of a new base of regulatory documents on technical regulation and standardization. The digital gas transport management system increases operational efficiency and reduces costs at all stages of the life cycle of a Unified Gas Supply System.
Key words: gas, transport, corrosion, monitoring, control, management, personnel, intelligence, transformation, Unified gas supply system of Russia.
Eremin Nikolay Alexandrovich, doctor of technical sciences, professor, chief of sciences. sotr., ermn@mail.ru, Russia, Moscow, Institute of Oil and Gas Problems of the Russian Academy of Sciences (IPNG RAS); Gubkin Russian State University of Oil and Gas (National Research University),
Vladimir E. Stolyarov, scientist. sotr., ermn@mail.ru, Russia, Moscow, Institute of Oil and Gas Problems of the Russian Academy of Sciences (IPNG RAS), member of the NTS of PJSC Gazprom,
Safarova Elizaveta Aleksandrovna, head of the center, sci. sotr., ermn@mail.ru, Russia, Moscow, Institute of Oil and Gas Problems of the Russian Academy of Sciences,
Gavrilenko Sergey Ivanovich, teacher of the training center, ermn@mail.ru, Belarus, Minsk, OAO Gazprom Transgaz Belarus
Reference
1. Stolyarov V.E., Eremin N.A. Digital control system of an export gas pipeline with an increased level of reliability // Scientific Journal of the Russian Gas Society. 2018. No. 2S. 4-10.
2. Dmitrievsky A.N., Eremin N. A., Stolyarov V. E. The role of information in the application of artificial intelligence technologies in the construction of wells for oil and gas fields // Scientific Journal of the Russian Gas Society. 2020. No.3 (26). pp. 6-21.
3. Basic provisions on automation, telemechanization and automated control systems for technological processes of gas transportation", approved by RAO Gazprom on 22.01.1996.
4. STO Gazprom 2-3.5-454-2010. Rules of operation of main gas pipelines. Moscow. 2010. p. 229 // Regulatory documents for the design, construction and operation of Gazprom facilities.
5. Alekseev V.V., Stolyarov V.E., Gavrilenko S.I. Mathematical models and methods of ensuring acceptable risks of information measuring and control systems of transit gas pipelines. St. Petersburg: Saint PetersburgPetersburg GETU "LETI", 2016. 160 p.
6. Klinovenko Inivatov D. P. et al. Risk analysis when using artificial intelligence technologies in the oil and gas production complex / P. S. Lozhnikov [et al.] // Automation, telemechanization and communication in the oil industry", 2021. №7(576). Pp.17-27., Dpi: 10.33285/0132-2222-2021-7(576)-17-27.
7. Linear telemechanics system. General technical requirements. RAO Gazprom Branch Operational Dispatch Control System (OSODU) The ESG of Russia. System-wide technical requirements. Part I. 1997
8. Branch system of operational dispatch control (OSODU) The ESG of Russia. System-wide technical requirements. Part II. Requirements for gas production and underground storage management systems. 1999
9. Dmitrievsky A.N., Eremin N.A. Innovative potential of smart oil and gas technologies // Geology, geophysics and development of oil and gas fields. 2016. No. 1. pp. 4-9
10. Eremin N.A., Stolyarov V.E., Evolution of gas transport management systems // Automation, telemechanization and communication in the oil industry. 2019. 4 (549). pp.5-14. DOI: 10.33285/0132-2222-2019-4(549)-5-14.
11. Kukula Yu.M., Glebova P.V. The current state of energy supply systems of oil and gas producing enterprises in territories remote from infrastructure and their prospects // Equipment and technologies for the oil and gas complex, 2020. 6(120). pp.85-88. DOI: 10.33285/1999-9934-2020-6(120)-85-88.
12. Berner L.I., Lavrov S.A., Shchukin D.V. Controlled points of the telemechanics system powered by solar panels and wind generators // Industrial automated control systems and Controllers. No.3. 2014. pp.57-64.
13. STO Gazprom 2-2.1-1043-2016. Automated gas fishing. Technical requirements for technological equipment and automation volumes in the design and arrangement based on the principles of sparsely populated technologies // Regulatory documents for the design, construction and operation of Gazprom facilities. Gazprom Expo LLC. Moscow. 2016. 203 p.
14. Digital oil and gas complex of Russia / A.N. Dmitrievsky, N.A. Eremin, D.S. Filip-pova, E.A. Safarova // Georesources = Georesources, Special Issue, 2020. pp. 32-35. DOI: https://doi.org/10.18599/grs.2020.SI.32-35.
