В статье поднимаются вопросы создания интеллектуальной модели месторождения. Упор сделан на интеллектуальную модель, каркас которой составляют технические средства автоматики, предлагаемые компанией ООО “ПЛКСистемы”. Рассматриваются вопросы интеграции автоматики и средств диагностики, а также энергосберегающие технологии и беспроводная связь. В статье приведены примеры из практики и сделаны технические рекомендации о применении оборудования.

Глобальной задачей для нефтегазодобывающих предприятий является создание, так называемой, интеллектуальной модели месторождения и дальнейшее ее применение в реальном процессе добычи нефти и газа с целью оптимизации процессов добычи.

Модель интеллектуального месторождения это совокупность моделей геологической, технологической, экономической и модели технических средств, которая консолидирует все модели в единое интеллектуальное месторождение.

В данной статье рассмотрим интеллектуальную модель на базе технических средств измерения и управления, предложенную компанией ООО “ПЛКСистемы”.

Основополагающими мероприятиями для создания интеллектуальной модели месторождения являются:

· контроль измеряемых параметров всех технологических участков добычи на месторождении в реальном режиме времени и передача информации на диспетчерский пункт;

· автоматическое регулирование всех процессов добычи и учет всех материальных потоков.

Интеллектуальная модель месторождения подразумевает создание в итоге системы материального баланса месторождения и предоставления возможности качественного управления материальными потоками (рис. 1).

Рис. 1

Компания ПЛКСистемы уже много лет выступает в качестве надежного поставщика интеллектуального оборудования для предприятий нефтедобывающей и газодобывающей отрасли. Отличительной особенностью компании ПЛКСистемы является то, что оборудование поставляется совместно с бесплатной технической поддержкой и гарантийным сроком эксплуатации до 3 лет. Данную особенность положительно оценили ряд компаний интеграторов в сфере автоматизации процессов добычи и переработки нефти и газа.

Примером интеллектуального кусочка месторождения является телемеханика нефтяной скважины. Шкаф управления скважиной и телемеханики, в данном случае ШГН типа, устанавливается в взрывобезопасной зоне. Датчики и механизмы во взрывоопасной зоне соответствующего исполнения. Управление насосом скважины осуществляется с помощью частотного преобразователя, производится контроль давления нефти (трубного и затрубного), стационарный эхолот позволяет получит эхограмму в реальном времени, стационарный динамограф позволяет снять динамическую нагрузку скважины (динамограмму). С помощью счетчика электроэнергии контролируется ее расход на скважине, газовый детектор контролирует загазованность в районе устья скважины, датчик пожара сигнализирует о наличии возгорания на скважине. Скважина может работать в автономном режиме под управлением контроллера SCADAPack. или в режиме управления диспетчера, данные диспетчеру передаются по радиосигналу (рис. 2).

Рис. 2


Подобный пример интеллектуального кусочка месторождения является САУ АГЗУ (рис. 3).

Рис. 3. САУ АГЗУ – пример интеллектуального кусочка месторождения
Рис. 3. САУ АГЗУ – пример интеллектуального кусочка месторождения

Таким образом, все технологические участки месторождения далее консолидируются в общую систему автоматического контроля и управления – интеллектуальное месторождение.

Приоритетным в создании интеллектуального месторождения мы считаем создание автоматизированных диспетчерских пунктов, работающих в онлайн режиме. В настоящее время в компании ПЛКСистемы разработана концепция создания эргономичных диспетчерских пунктов с применением новейшего полностью русифицированного программного обеспечения для создания SCADA-систем – SCADA Expert ClearSCADA, которое является одним из самых многофункциональных программных продуктов на рынке на сегодняшний день (рис. 4).

Его отличительной чертой является простота и эффективность использования как на стадии проектирования, так и в процессе всего срока эксплуатации объекта.

StruxureWare SCADA Expert ClearSCADA является открытой платформой и построена на архитектуре клиент/сервер. В пакете используются промышленные стандарты: ОРС, OLE, ODBC, HTTP/XML, .Net API и открытые протоколы связи: Modbus RTU/ASCII, DNP3 и DF1, IEC60870-5-101и IEC60870-5-104 (ведущий и ведомый).

Важной составляющей интеллектуальной модели месторождения является совершенствование процесса диагностики для мониторинга качества добычи, получения возможности анализа процесса и его прогноза. Примером интеграции диагностических приборов в системы автоматизации нефтедобычи являются: получение Динамограмм и Эхограмм нефтедобывающей скважины на автоматизированном рабочем месте оператора-технолога в диспетчерской (рис. 5).

В настоящее время собственным интегратором компании ПЛКСистемы ведется работа по созданию систем контроля для процессов бурения.

Очень важную роль в общей концепции интеллектуального месторождения является применение энергосберегающих технологий. К примеру, это измерение физических параметров и передача их в диспетчерские пункты на фонтанирующих нефтяных и газовых скважинах с помощью беспроводных технологий и энергонезависимых альтернативных источников энергии (солнечные батареи, газогенераторы и др.), рис. 6, 7.

Компания ПЛКСистемы уже много лет выступает в качестве надежного поставщика интеллектуального оборудования для предприятий нефтедобывающей и газодобывающей отрасли, оборудование поставляется совместно с бесплатной технической поддержкой.

Остановимся на интеллектуальном оборудовании, с помощью которого нашими Интеграторами создаются системы автоматизированного управления для процессов добычи нефти и газа.

Компания ПЛКСистемы представляет особый класс средств автоматизации – контроллеры телемеханики SCADAPack, предназначенных для построения автоматизированных систем управления технологическими объектами, такими как: технологические объекты добычи нефти и газа, трубопроводы, сети тепло- и водоснабжения и канализации, электрические подстанции, железнодорожные и автомобильные магистрали, ирригационные системы, системы мониторинга окружающей среды (рис. 8, 9).

· Температура окружающей среды от –40 до +70 °С (у контроллеров 312E, 313E, 333Е, 337E – от –25 до +70 °С).

· Относительная влажность 5-95 %, без конденсации.

· Малое энергопотребление, “спящий режим”.

· Широкие коммуникационные возможности: от 2 до 5 портов RS-232/422/485, до 2 портов Ethernet.

· Широкий диапазон сигналов, масштабируемость: аналоговый ввод (ток, напряжение), сигналы термопар и термосопротивлений, счетный. До 1088 каналов с помощью дополнительных модулей.

· Поддержка промышленных протоколов: Modbus RTU/ASCII, ModBus TCP/IP, DNP3, DF1, HART, IEC60870-5-101, -103, -104 (Е-серия).

· Сертификат соответствия ГОСТ Р № 1031618.

· Сертификат об утверждении типа средств измерений СА.С.34 001А № 46799.

· Разрешение на применение Федеральной Службы по Экологическому, Технологическому и Атомному надзору (Ростехнадзор) № РРС 00-048118 .

Кратко об опыте применения контроллеров SCADAPack:

· ЛУКОЙЛ-Нижневолжск-нефть (Фролово, Волгоградская обл.).
АСУ добычи нефти 2-х нефтепромыслов Арчединского НГДУ на базе контроллеров SCADAPack.

· ЛУКОЙЛ-Пермь (Пермский край). Контроль расхода газа на факельную линию и питания газотурбинной электростанции с дожимными компрессорами, регулирование выдаваемой мощности от электростанций на базе контроллеров SCADAPack.

· ЛУКОЙЛ-Калининградморнефть (Калининградская обл.). Система телемеханики кустов скважин (СТМ КС) на базе контроллеров SCADAPack.

· ЛУКОЙЛ-Западная Сибирь (ХМАО). Уралнефтегаз: АСУ ТП установки предварительного сброса воды на базе контроллеров SCADAPack.

· ЛУКОЙЛ-Коми (Республика Коми). УсинскНефтеГаз: Система телемеханики кустов скважин (СТМ КС) ЦДНГ-5 на базе контроллеров SCADAPack.

· ЛУКОЙЛ Оверсиз (Кзыл-Ординская обл., Казахстан). Автоматизированный диспетчерский контроль и управление процессом добычи нефти Кумкольского месторождения на базе контроллеров SCADAPack.

· РН-Юганскнефтегаз (ХМАО). Станция управления нефтепровода на базе контроллеров SCADAPack.

· THK-Нижневартовск (Роснефть) (Тюменская обл.). АСУ ТП Белозерного центрального товарного парка на базе контроллеров SCADAPack.

· ООО “ЮНГ-Сервис” (ХМАО). Станции управления на базе контроллеров SCADAPack и оборудования ICP DAS.

· ОАО “Восточно-Сибирская нефтегазовая компания” (Роснефть) (г. Иркутск). Телемеханическая система управления керосинопроводом Ангарск-Иркутский аэропорт + СОУ на базе контроллеров SCADAPack.

Контроллеры AutomationDirect (рис. 10) предназначены для построения систем управления технологическими процессами в любых отраслях промышленности в цеховых условиях эксплуатации с различным числом каналов ввода/вывода от десятка до 8000 сигналов.

Контроллеры AutomationDirect

Их отличительными особенностями являются:

· Развитые функциональные и программные возможности.

· Поддержка промышленных сетей и протоколов: Ethernet, Profibus DP, DeviceNet, SDS, Modbus, DirectNet.

· Легкая интеграция в существующие системы управления и SCADA.

· Большой выбор модулей ввода/вывода, все используемые в промышленности типы сигналов.

· Система ZIPLink для быстрого подключения входов/выходов.

· Рабочая температура 0...+60 °С, устойчивость к вибрациям (MIL STD 810C, Method 514.2, IEC 60068-2-6) и ударам (MIL STD 810C, Method 516.2, IEC 60068-2-27).

· Надежность и практичность, проверенные временем.

· Качественная документация и техподдержка.

Компания ПЛКСистемы постоянно расширяет номенклатуру оборудования для интеллектуальных систем. В июне 2014 года Компания ПЛКСистемы предложила к применению новое высокотехнологичное оборудование – датчики Accutech. Автономные беспроводные устройства с использованием датчиков Accutech производят измерение давления, температуры, уровня, расхода и других параметров и передают данные при помощи радиосигнала на расстояние более 1 километра (рис. 11).

Каждая базовая радиостанция Accutech может поддерживать до 100 полевых приборов с выборкой значений до 1 сек по всем устройствам. 256 базовых радиостанций, объединенных в одну сеть, могут осуществлять почти бесконечную масштабируемость. Кнопки конфигурации на приборах и простые тестовые ссылки позволяют развернуть сложную сеть за час.

Для питания стандартных Accutech полевых устройств достаточно одной литиевой батареи C-Cell, которая обеспечивает 3-х летний срок службы (до 10 лет в зависимости от скорости передачи данных и параметров батареи).

Дополнительное предупреждение о необходимости замены аккумулятора будет предоставлено за 3 месяца до того, как аккумулятор необходимо будет заменить.

Опыт применения беспроводных устройств Aсcutech на месторождении “Северные Бузачи” и месторождение компании “ЭмбаМунайГаз” около города Макат – республика Казахстан.

Залогом успеха при передаче данных в рамках целого месторождения является надежное оборудование связи готовое работать в тяжелых полевых условиях.

Сетевое оборудование Лантан – представлено сериями промышленных коммутаторов и маршрутизаторов, которые относятся к категории промышленного Ethernet. Все оборудование “ЛАНТАН” отличается высокой надежностью, отличным качеством исполнения, высоким соотношением цена/качество. Оборудование прошло сертификацию и разрешено для применения на территории РФ.

Компания ПЛКСистемы участвует в программе импорта- замещения и первые шаги для создания систем телемеханики и связи при разработке нефтяных и газовых месторождений на отечественном оборудовании уже сделаны. Сетевое оборудование Лантан выпускается под собственным брендом компании ООО “ПЛКСистемы”, www.lantan.pro

Благодаря наличию собственной службы технической поддержки, сервисное обслуживание оборудования будет осуществлено максимально быстро, с высокой степенью компетенции. Компания “ПЛКСистемы” уверена в качестве своего оборудования, поэтому предоставляет покупателям оборудования “ЛАНТАН” гарантию сроком на 5 лет. Ниже приведены самые популярные модели (рис. 12, 13).

Основные характеристики SD-5416-G-DS:

· 16 портов 10/100TX + 4 порта 100/1000M SFP.

· Порт RJ-45 поддерживает функцию Auto MDI/MDI-X.

· SFP слот поддерживает DDM (опция).

· Jumbo Frame: 9 кбайт.

· 2DI (дискретный вход) & 2DO (дискретный выход).

· Поддержка кольцевой технологии ITU G.8032 v2/2012.

· Поддержка стандартов IEEE 802.1d Spanning Tree & IEEE 802.1w RSTP, 802.1s MSTP VLAN redundancy, IEEE 802.1ab LLDP, Cisco CDP, IEEE 802.1p CoS.

· VLAN: Port Based VLAN, 4K 802.1Q VLAN, GVRP.

· Поддержка тревог: System Event Log, SMTP Email alert, SMS mobile (текст), SNMP Trap.

· Безопасность: SSL/SSH/ACL L2&L3, Port Security, IP Security, Login Security, приоритетный контроль доступа.

· DHCP server/client/Port&Vlan based DHCP distribution/DHCP Option 82.

· Встроенные часы реального времени (RTC).

· Обеспечивается EFT защита ±4000 В DC для линии электропитания.

· Поддержка ±6000 В DC Ethernet ESD защиты.

· Релейный выход тревог для системных событий.

· Питание: двойной ввод 24/48 В DC.

· Корпус с защитой IP-30, установка на DIN-рейку или на стену.

· Имеется кнопка возврата к заводским установкам и функция самоконтроля.

· Рабочая температура –40 °C ~75 °C.


Основные характеристики SDP-5408-G-PoE af/at:

· 8 портов 10/100TX с функцией PoE Boost Injector стандарта IEEE 802.3af/at + 4 порта 1000M SFP.

· Мощность PoE портов 15.4/30 Вт, суммарно до 240 Вт (48 В).

· Порт RJ-45 поддерживает функцию Auto MDI/MDI-X.

· SFP слот поддерживает DDM (опция).

· Jumbo Frame: 9 кбайт.

· 2DI (дискретный вход) & 2DO (дискретный выход).

· Поддержка кольцевой технологии ITU G.8032 v2/2012.

· Поддержка стандартов IEEE 802.1d Spanning Tree & IEEE 802.1w RSTP, 802.1s MSTP VLAN redundancy, IEEE 802.1ab LLDP, Cisco CDP, IEEE 802.1p CoS.

· VLAN: Port Based VLAN, 4K 802.1Q VLAN, GVRP.

· Поддержка тревог: System Event Log, SMTP Email alert, SMS mobile (текст), SNMP Trap.

· Безопасность: SSL/SSH/ACL L2&L3, Port Security, IP Security, Login Security, приоритетный контроль доступа.

· DHCP server/client/Port&Vlan based DHCP distribution/DHCP Option 82.

· Встроенные часы реального времени (RTC).

· Обеспечивается EFT защита ±4000 В DC для линии электропитания.

· Поддержка ±6000 В DC Ethernet ESD защиты.

· Релейный выход тревог для системных событий.

· Питание: двойной ввод, 45 ~ 56 В DC.

· Корпус с защитой IP-30, установка на DIN-рейку или на стену.

· Имеется кнопка возврата к заводским установкам и функция самоконтроля.

Оборудование “ЛАНТАН” может применяться практически во всех отраслях промышленности, таких как железнодорожный транспорт, автомобильный транспорт, нефтегазовая промышленность, морской транспорт, электроэнергетика, системы водоочистки и водоподготовки, системы автоматизации зданий и промышленных предприятий, системы наблюдения и др.

Видеонаблюдение на объектах добычи нефти и газа является в первую очередь возможностью визуального контроля всех технологических процессов.

В настоящее время компания ПЛКСистемы для систем видеонаблюдения предлагает оборудование компании ACTI. АCTI представляет широкую линейку моделей IP-камер для сетевого видеонаблюдения, которые позволяют подобрать варианты и для профессиональных, и для малобюджетных систем наблюдения. Одни модели ACTi поражают выгодным для покупателя соотношением цены и качества, другие – обладают уникальными функциональными возможностями, которых не имеет продукция других производителей.

Статья опубликована в журнале "Автоматизация и IT в нефтегазовой области", 2015 №2

Скачать