Общие принципы организации и технические средства АСУ ТП в добыче нефти

Технические средства автоматизации и телемеханизации, включая первичные датчики и приборы, оборудование телемеханики, микропроцессорную технику, должны составлять основу технической базы автоматизированных систем управления технологическими процессами и производствами (АСУ ТП и АСУП) добычи нефти и соответствовать их основным требованиям.

Требования к выбору технических средств автоматизации и телемеханизации, автоматизированного оборудования при проектировании:

1) технические средства автоматизации и автоматизированное оборудование должны соответствовать требованиям государственных и отраслевых стандартов или технических условий, утвержденных и прошедших регистрацию в установленном порядке;

2) рекомендуется применять технические средства автоматизации и телемеханизации, базирующиеся на микропроцессорной технике;

необходимо повсеместно применять серийно выпускаемое оборудование, а в отдельных случаях допускается применение технических средств автоматизации и автоматизированного оборудования, находящихся в стадиях разработки или промышленного освоения, при условии согласования их поставки с соответствующими органами;

3) технические средства сбора и передачи информации должны обеспечивать нормальное функционирование в работе по каналам связи, соответствующим общесоюзным нормам и учитывать возможность их стыковки с действующими системами телемеханики.

Применение импортных технических средств автоматизации и автоматизированного оборудования должно быть согласовано с соответствующими организациями Миннефтепрома.

Технические средства автоматизации и телемеханизации должны обеспечивать управление технологическими объектами нефтегазодобычи:

1) местное - непосредственно на технологическом объекте;

2) дистанционное - из помещения аппаратурного блока или операторной;

3) телемеханическое или в сетевом режиме - с верхнего уровня управления (диспетчерского пункта промысла или района);

Объем и порядок приема и передачи информации между уровнями управления производится по установленному регламенту в соответствии с РД 39-5-1075-84.

Автоматизированная система управления технологическим процессом (АСУ ТП) установки подготовки нефти (УПН)предназначена:

· для управления технологическим процессом УПН, а также поддержания оптимального режима подготовки нефти, газа и сброса воды;

· контроля за ходом технологического процесса;

· формирования и выдачи отчетной и архивной документации;

диагностики измерительного оборудования.

В состав типовой УПН входит следующее технологическое оборудование:

· газосепараторы;

· отстойники;

· концевые сепарационные установки;

· блок хим. реагентов ;

· узел налива нефти;

· насосы перекачки нефти и воды;

· узел учета нефти;

· узел учета газа;

· резервуары;

· дренажные емкости;

· регулирующие клапаны;

· электрозадвижки;

· печи.

АСУ ТП реализует:

· автоматическое измерение параметров технологического оборудования УПН (уровней и давлений в нефтегазосепараторах и отстойниках, уровней взлива и раздела фаз в резервуарах, давления и температуры в насосных агрегатах, расхода нефти и газа и т.п.);

· сравнение измеренных значений технологических параметров с уставками и формирование сигналов управления, а также предупредительной и аварийной сигнализаций;

· расчет баланса жидкости по всему технологическому объекту;

· контроль за состоянием насосных агрегатов, формирование сигналов аварийного

· отключения при возникновении аварийной ситуации;

· отображение хода технологического процесса в виде мнемосхем, трендов, индикаторов, ведение хронометрирования основных технологических параметров и формирование протокола событий;

· оперативное управление с пульта автоматизированного рабочего места (АРМ) оператора-технолога оборудованием отсечной и регулирующей арматуры, в том числе и изменение уставок регуляторов;

· возможность поэтапного пуска при производстве пуско-наладочных работ;

· безударное переключение с режима автоматического регулирования на ручное и обратно;

· самоконтроль компонентов АСУ ТП и сигнализацию о неисправности компонентов и цепей;

· автоматическое измерение параметров технологического оборудования УПН (уровней и давлений в нефтегазосепараторах и отстойниках, уровней взлива и раздела фаз в резервуарах, давления и температуры в насосных агрегатах, расхода нефти и газа и т.п.);
Типовая структурная схема АСУ ТП УПН представлена на рисунке:

Программное обеспечение АСУ ТП УПН реализует следующие функции:

· диалог с оператором-технологом;

· концентрацию, фильтрацию и накопление технологической информации;

· управление работой контроллеров среднего уровня;

· обработку и хранение информации;

· формирование и ведение файлов оперативных данных, аварий, таблиц и их документирование;

· формирование и вывод на экраны мониторов оперативных данных в виде мнемосхем, трендов, таблиц;

· автоматическую диагностику функционирования элементов системы;

· формирование и передачу информации на верхний уровень управления.

Разработка человеко-машинного интерфейса осуществляется путем создания интерактивных графических экранов и размещения на них графических статических и динамических элементов. На экранах отображаются: обзорная схема технологического процесса с мгновенными значениями технологических параметров и средствами вызова процедур управления; отдельные мнемосхемы площадок, напорных нефтепроводов с данными, включенными в предыдущую схему; отдельные технологические модули каждой площадки; отдельные части технологического процесса с подробной детализацией.

Ниже приводятся типовые образцы графических экранов, разработанные для АСУ ТП УПН:

Разработка графических экранов осуществлялась путем размещения на них графических статических и динамических элементов. Статические элементы экранов не зависят от значений контролируемых параметров, а также к ним не привязываются никакие действия по управлению выводимой на экран информацией. Эти элементы используются для разработки статической составляющей графических экранов. Динамические элементы являются формами отображения хода технологического процесса. Эти элементы связываются с технологическими параметрами для вывода их значений на экран. Кроме того, часть форм отображения используется для управления значениями технологических параметров или выводимой на экран информацией.

АСУ ТП УПН позволяет использовать в графических экранах следующие динамические элементы для отображения информации о ходе технологического процесса и управления:

· текстовая форма отображения;

· гистограммы (прямоугольные или произвольной формы);

· кнопки различных типов;

· тренды аналоговых и дискретных параметров;

· цветовые индикаторы;

· графические и текстовые индикаторы;

· бегущие дорожки;

· отображение экранов в окнах;

· свободные формы, разрабатываемые по согласованию с Заказчиком на этапе рабочего проектирования.

Программное обеспечение дает операторам наглядное представление информации с удобным интерфейсом и использованием трехмерной графики и средств анимации изображений. Оператор получает полное представление о состоянии всего контролируемого системой оборудования.
Система позволяет выводить на экран более подробную информацию об объекте технологического процесса. На рисунке представлен вид экрана "Просмотр параметров объекта" на примере нефтяных насосов.
Система поддерживает ведение различных технологических журналов, режимных листов, в том числе журнала тревог (для фиксации аварийных ситуаций, имеющих место в процессе производства, и изменений в настройке приборов).

В заключение необходимо отметить, что УПН - типовой технологический объект любого нефтегазодобывающего предприятия. На базе представленных программно-технических средств компонуются законченные измерительно-управляющие комплексы, характеризующиеся:

· наличием древовидной распределенной структуры до уровня входного интерфейса высоконадежного компьютера в индустриальном исполнении;

· наличием полного объёма промежуточной индикации и органов ручного управления для ведения технологического процесса, что позволяет при отказе компьютера верхнего уровня продолжать оперативное управление объектом;

· высокой помехоустойчивостью, устойчивостью к скачкам и провалам электропитания, наличием гальванической развязки по всем каналам ввода-вывода и по локальным сетям;

· резким снижением номенклатуры применяемых датчиков и контроллеров, что позволяет удешевить последующее обслуживание и затраты на запасные части и принадлежности;

· наращиваемостью, что позволяет подключать и встраивать в функционирующую систему дополнительные объекты автоматизации;

· открытостью, использованием стандартных интерфейсов, протоколов и форматов, расширяемостью, что позволяет легко встраивать наше оборудование в любые системы АСУ ТП других производителей.