ПРЕДИСЛОВИЕ
Учебное пособие «Основы автоматизации технологических процессов нефтегазового производства» содержит систематическое изложение одноименной учебной дисциплины, полностью соответствует учебной программе и, по сути, является основной учебной книгой по дисциплине. В нем отражены базовые знания, определенные дидактическими единицами Федерального государственного образовательного стандарта по направлению 131000 «Нефтегазовое дело», специальности «Эксплуатация и обслуживание объектов добычи нефти». Содержание учебного пособия включает характеристику методов получения и использования знаний в области автоматизации технологических процессов, методологические основания базовых методов и закономерностей функционирования измерительных средств и систем автоматизации и развития отраженных в них сфер деятельности, а также ключевые проблемы и важнейшие тенденции развития нефтегазовой отрасли.
Целью учебного пособия является оказание методической помощи обучаемым в создании необходимой начальной теоретической базы знаний по основным принципам построения систем автоматизации технологических процессов, а также по техническим средствам автоматизации, на базе которых строятся упомянутые системы. При изучении учебного материала студент получит сведения об основах автоматизации измерительных процессов, видах и методах измерения, устройстве и особенностях эксплуатации конкретных датчиков основных технологических параметров, вторичных приборов и микропроцессорной техники.
Задача пособия заключается в предоставлении студентам возможности изучения устройства и принципа действия конкретной аппаратуры и средств автоматики, а также некоторых правил их эксплуатации.
Впроцессе изучения материала студенты должны ознакомиться
сосновами и классификацией методов и средств измерений; получить четкое представление о технологическом комплексе, о точках съема сигнала параметров технологического процесса; усвоить принципиальные схемы аппаратуры, принципы работы датчиков и реле, технические возможности микропроцессорной аппаратуры и средств автоматики, правила построения структурных схем, критерии регулирования, перспективы внедрения ЭВМ в процессе разработки и
эксплуатации скважин, правила технически грамотной эксплуатации аппаратуры и средств автоматики; приобрести навыки проведения сравнительного анализа средств контроля и автоматики; узнать о сложностях применения средств автоматики и перспективах их развития.
На основе полученных теоретических знаний обучаемые должны научиться выполнять практические и лабораторные работы, а в последующем уметь монтировать простую аппаратуру, расшифровывать и проводить анализ диаграмм записи аппаратуры, производить оценку полученной информации, корректировать режимы разработки и эксплуатации систем автоматики технологических процессов нефтегазового производства с использованием специализированной аппаратуры.
ВВЕДЕНИЕ
Автоматизация технологических процессов является весомым фактором в повышении производительности труда и улучшении качества выпускаемой продукции в любой отрасли производства.
Технологические процессы современных промышленных объектов требуют контроля большого числа параметров и довольно сложны в управлении. Поэтому при проектировании и эксплуатации промышленных установок исключительное значение придается вопросам профессионализма специалистов работающих на предприятиях ТЭК
[55].
За годы развития переработки нефти и нефтехимической промышленности наблюдается усложнение процессов, что требует более четкого управления ими. В первой половине двадцатого века появились приборы регистрации и контроля параметров, так называемые контрольно-измерительные приборы — КИП. Зарождение, становление и развитие приборов измерения и контроля, процесс от автоматического регулирования до АСУ и управление на макро- и микроуровне являются неотъемлемыми частями процессов нефтегазового производства, нефтепереработки и нефтехимии.
Дальнейшее совершенствование приборов регистрации, контроля и управления параметрами привело к автоматизации и телемеханизации нефтепереработки и нефтехимии. Это привело к использованию вычислительных средств, информационных технологий и управлению процессами, то есть к автоматизированным системам управления (АСУ).
И естественно, что прогресс в приборостроении, в автоматизированных системах управления является важной задачей, решение которой необходимо для определения дальнейших перспектив развития нефтегазовой отрасли России в условиях геополитического противостояния западным кампаниям.
В [56] сформулированы шесть основных современных проблем оперативного управления производством и автоматизации в нефтегазовом производстве:
1) Учет добычи, движения и использования углеводородного сырья, нефти, газа, нефтепродуктов. Для решения этой проблемы важ-
но обеспечить возможность мониторинга учетных операций, в том числе с лицензионных участков, а также проведение внутренних и внешних аудитов по учету нефти, что в свою очередь требует разра-
ботки соответствующих измерительных средств и программно-ин- формационной системы.
2)Управление территориальными активами, организация технического обслуживания и ремонта оборудования, обеспечение безопасности производства и персонала. Для решения данной проблемы требуется разработка программно-информационных средств, обеспечивающих учет, планирование технического обслуживания и ремонтов, контроль состояния технологических активов и выполненных работ; контроль заключения и выполнения договоров с подрядчиками на выполнение работ; контроль за нахождением персонала на производственных объектах; возможность обучения персонала по месту на тренажерах; наличие на рабочих местах актуальной документации на использование оборудования, на технологию выполнения процедур и операций.
3)Высокий уровень энергопотребления производства и необходимость мероприятий по энергосбережению и энергоэффективно-
сти. Для решения указанной проблемы требуются программно-ин- формационные средства, обеспечивающие учет, планирование технического обслуживания и ремонтов, контроль состояния энергопотребления по элементам технологического процесса; выявление объектов энергопотребления со сверхнормативным уровнем потребления электроэнергии; контроль за выполнением мероприятий по энергосбережению.
4)Разнообразие средств АСУ ТП, моделирующих и информаци-
онных систем. Данная проблема требует разработки программно-ин- формационных средств, обеспечивающих формирование массива исходной информации для стратегического (планы развития и размещения производства), среднесрочного (годовые и месячные планы) и оперативного (суточные и сменные планы) планов управления; удовлетворения требований к составу и структуре документов в соответствии с внутренним регламентом предприятия, требованиями стандартизации акционеров; унификации доступа и разграничения полномочий при работе с документами.
5)Минимизация затрат на эксплуатацию системы при максимальном уровне информационного сервиса, предоставляемого лицам,
принимающим решения. Для решения проблемы требуется разработка методологии выполнения работ по развитию MES-уровня, автоматизации неавтоматизированных ранее технологических объектов и про- граммно-информационных средств, обеспечивающих поддержание в
актуальном состоянии баз данных и работоспособном состоянии программных средств системы; контроль функционирования программных средств системы (по обмену информацией с системами АСУ ТП, ERP и др.); фиксацию действий персонала, включенного в работу системы.
6) Увеличение средств и труда на добычу каждой тонны нефти, обусловленное тем, что месторождения дешевой нефти в Западной Сибири, открытые в конце 1950-х годов, постепенно истощаются. В нефтеносном регионе остались в основном запасы со сложной добычей, требующие новых технологических решений и дополнительных капитальных вложений. Для решения данной пробле-
мы необходимо повысить эффективность капитальных вложений и облегчить управление извлечением нефти из недр за счет подхода, получившего название «умные месторождения», «интеллектуальные месторождения», «интеллектуальные нефтепромыслы», «интеллектуальные скважины»; оптимизировать работы всех промысловых объектов: скважин, коллекторов, трубопроводов и других наземных объектов.