Внедрение автономной автоматизированной системы обработки информации трубного водоотделителя на ДНС «Казанская» ЦПНГ-1 ОАО «Самаранефтегаз»
Одну из приоритетных задач автоматизации нефтедобычи составляет осуществление контроля режимов работы технологического оборудования. При этом системы автоматизации должны обеспечивать получение оперативной и достоверной информации в непрерывном режиме. Для решения этих задач применяется различное оборудование, начиная от самого простого, состоящего из термодатчиков и манометров, устанавливаемых непосредственно на объекте, и заканчивая АСУТП высокого уровня информатизации, включающими в себя экспертные комплексы и устройства управления работой оборудования. Технические решения по передаче данных от объектов наблюдения к системам их обработки и принятия решений также представлены различными вариантами: от проводных каналов телемеханики, оптоволоконных линий связи до беспроводных каналов передачи в различных радиодиапазонах, включая каналы GSM и спутниковые каналы связи.
В то же время при выборе технических решений для систем телеметрии необходимо учитывать не только широту их возможностей, но и трудоемкость их реализации, а также объем необходимых затрат, в том числе капитальных.
В настоящей статье представлен опыт практического применения промышленной беспроводной сенсорной системы (БСС) для круглосуточного сбора телеметрической информации на установке трубного водоотделителя дожимной насосной станции «Казанская», расположенной на местности со сложным рельефом и удаленной от здания операторной.
В рассматриваемом случае объектом внедрения телеметрии была установка трубного водоотделителя (ТВО) дожимной насосной станции ДНС «Казанская» ЦПНГ-1, расположенная на местности сложного рельефа, и удаленная от здания операторной на 400 метров. Условия эксплуатации требовали круглосуточного контроля над работой технологического оборудования. Наблюдение за работой объекта до внедрения БСС осуществлялось с помощью электроконтактных манометров и контроля расхода сбрасываемой воды. Все средства контроля эксплуатировались в режиме показаний по месту. Однако в период половодья и распутицы установки, входящие в состав объекта, были труднодоступны для персонала, а передача данных в операторную отсутствовала из-за сложности прокладки контрольных кабельных линий.
ВЫБОР ВАРИАНТА ТЕЛЕМЕТРИИ
При выборе системы телеметрии для объекта рассматривалось несколько вариантов. В качестве первого варианта мы изучали возможность дистанционного наблюдения с помощью существующих первичных приборов, сохраненных на объекте, и размещения в операторной вторичных приборов. Подключение первичных приборов к вторичным предполагалось осуществлять посредством кабельных линий.
Вторым из рассмотренных вариантов была установка на площадке ТВО контролирующего пункта телемеханики с размещением в нем информационно-вычислительного комплекса (ИВК) и радиостанции. Этот вариант предполагал также замену на объекте приборов контроля на датчики с кабельным подключением их к ИВК. Передача данных в существующую систему диспетчерского контроля и управления должна была осуществляться по радиоканалу.
Третий же вариант предусматривал обеспечение дистанционного контроля параметров работы объекта посредством телеметрической системы, построенной на основе технологий БСС [1, 2]. Для этого на всех контролируемых точках объекта устанавливаются сенсорные модули (СМД) и модули сбора информации с соответствующими радиоинтерфейсами. Для приема данных в систему диспетчерского контроля на здании операторной устанавливаются радиомодем и базовая станция из состава БСС.
Реализация первого варианта требовала существенных капитальных затрат на проведение изыскательских работ, оформление землеотвода и строительства кабельных эстакад, а также возникала необходимость приобретения кабельной продукции и вторичных приборов.
Для второго варианта требовались капитальные затраты на строительство антенно-мачтовых сооружений и линий связи на объекте между площадками ДНС и ТВО, а также для приобретения комплекса ИВК, контролирующего пункта и радиопередающего оборудования.
Для третьего варианта требовалось закупить сенсорные модули и смонтировать их на существующие места для установки манометров. При этом времени для монтажа сенсорных модулей требовалось существенно меньше, чем для монтажа датчиков с кабельными выводами для первых двух вариантов.
Сравнение экономических показателей всех трех вариантов показало преимущество построения системы контроля на основе применения беспроводных решений.
ВЫБОР БЕСПРОВОДНОЙ СИСТЕМЫ
Требования, предъявляемые к БСС, оформлены в различных международных специализированных стандартах. Примером может служить стандарт IEEE 802.15.4, регламентирующий протоколы физического, канального и сетевых уровней для каналов передачи информации. При этом известны различные варианты беспроводных решений как отечественных, так и зарубежных производителей. Например, это беспроводные датчики таких зарубежных фирм, как Honeywell International, Yokogawa Electric Corporation, SmartWireless, Emerson Process Management; приборы и системы российских предприятий: регистратор технологических параметров «РТП-04» производства ООО НПЦ «Знание», система «Гиперфлоу-АССД» производства ЗАО «НПФ «Вымпел» [3], а также автоматизированная беспроводная система сбора и обработки информации (АСОИ) «Скважина» производства «Объединение Бинар» [4]. С учетом ситуации с поставкой импортного оборудования, а также опыта внедрения отечественных беспроводных систем на объектах ОАО «Газпром» [5] руководство АО «Самаранефтегаз» приняло решение о проведении опытно-промышленных испытаний (ОПИ) на ТВО ДНС «Казанская» ЦПНГ-1 аппаратной составляющей системы телеметрии приборов АСОИ «Скважина».
АСОИ «СКВАЖИНА»
Предложенная система представляет собой телеметрическую энергонезависимую систему и предназначена для сбора и передачи данных по радиоканалу в ISM-диапазоне, не требующем лицензирования. Система применяется на территориально распределенных промышленных объектах, в том числе на промысловых или разведывательных скважинах. АСОИ построена по многоуровневой схеме: первый (полевой) уровень формируют энергонезависимые датчики физических величин, которые устанавливаются непосредственно на объектах в точках контроля; во второй (промежуточный) уровень входят энергонезависимые модули сбора и связи, которые обеспечивают сбор данных с группы датчиков и передачу информации на верхний уровень, в который входят базовая станция, автоматизированное рабочее место (АРМ) диспетчера и сервер баз данных. На рис. 1 приведена структурная схема телеметрии ТВО ДНС «Казанская».
ОПИ СИСТЕМЫ
На объекте можно выделить три элемента: электроцентробежные насосы (ЭЦН), ТВО и узел учета жидкости (УУН), которые можно рассматривать как локальные объекты автоматизации со своими набором регистрируемых параметров и комплектом модулей для регистрации первичных физических величин.В соответствии с технологическим процессом пластовая жидкость из месторождений поступает на прием ТВО, в котором происходит частичное отделение пластовой воды от нефти. Частично обезвоженная нефть из ТВО поступает на ДНС, где происходит ее дальнейшая сепарация. Отделившаяся пластовая вода из ТВО с помощью ЭЦН подается в нагнетательные скважины.
В число контролируемых параметров объекта входят давление жидкости на входе и выходе ТВО, давление жидкости на выходе из шурфного и горизонтального насосов, а также расход жидкости сброса и энергетические параметры работы ЭЦН. Во всех точках измерения давления установлены сенсорные модули давления (СМД). Для ретрансляции данных со всех сенсорных модулей давления и передачи их в БСС на объекте ТВО установлен модуль сбора и связи (МСиС). Расход жидкости контролируется с помощью расходомера UFM3030 фирмы KROHNE, подключенного через конвертор HART-Modbus к радиомодему МИБ для передачи данных в БСС. Данные о работе насосов формируются в шкафах СУ ЭЦН и передаются посредством того же радиомодема МИБ в БСС.
Для приема данных от МИБ и МСиС на здании операторной была установлена базовая станция БС и вторичный модуль МИБ. Эти устройства подключены на вход контроллера ARK-3360F, входящего в состав аппаратно-программного комплекса (АПК). Конечным узлом АПК служит АРМ оператора, предназначенное для выполнения оперативных телеизмерений, сбора и обработки информации.
На экран монитора автоматизированного рабочего места выводилась наглядная мнемосхема, отображавшая работу основных узлов ТВО. Непосредственно на мнемосхеме в контрольных точках транслировались текущие значения физических величин (давление, расход) и электрические параметры работы насосов. При выходе параметров за допустимые значения их цвет на экране монитора менялся на красный и включалась звуковая сигнализация. На рис. 2 приведена экранная форма с мнемосхемой и текущими регистрируемыми параметрами работы объекта в целом. Следует отметить вспомогательные функции системы – это возможность проведения дистанционной калибровки сенсорных датчиков по радиоканалу, параметрирование измерительных каналов сенсорных датчиков, конфигурирование радиосети и управление режимами ее работы, регистрация внутренней температуры сенсорных модулей, диагностика состояния программно-технических средств системы. Контроль состояния элементов питания.
ИТОГИ ИСПЫТАНИЙ
Применение элементов беспроводной системы телеметрии позволило без капитальных затрат и практически без проведения СМР и при небольшом объеме ПНР установить на всех контролируемых точках объекта сенсорные модули с радиоинтерфейсом и модули сбора информации по радиоканалу, а также обеспечить дистанционный автоматизированный контроль технологических параметров работы ТВО и ДНС.
Для приема данных в систему диспетчерского контроля на здании операторной были установлен радиомодем и базовая станция. Автоматизированное рабочее место, входящее в состав системы, установлено в операторной и позволяет осуществлять непрерывный контроль работы оборудования и формировать архив данных ДНС «Казанская».
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- Патент на изобретение № 2430399. Беспроводная система мониторинга технических параметров промышленных объектов и способ его осуществления/ Карюк В.М., Выскубенко О.Б. Зарегистрировано в Государственном реестре изобретений Российской Федерации 27 сентября 2011 г.
- Патент на полезную модель № 107600. Система мониторинга технических параметров промышленных объектов / Карюк В.М. Зарегистрировано в Государственном реестре полезных моделей Российской Федерации 20 августа 2011 г.
- Деревягин А.М. Инновационные решения НПО «Вымпел» для добычи газа // Газовая промышленность. 2012. №6.
- Беспроводная оперативная система сбора информации на территориально распределенных объектах / В.Е. Столяров, М.А. Балавин, А.А. Енгибарян, В.М. Карюк // Газовая промышленность. 2009. №1(627). С.47-51.
- Ларцов С.В. , Столяров В.Е. , Карюк В.М. Применение беспроводной оперативной системы сбора информации на территориально распределенных объектах // Материалы VIII Международной научно-технической конф. «Перспективные технологии в средствах передачи информации». Владимир, 2009. Т.1. С.89-93.
Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.