330 / ЗаданКурсЖурналПолныйМПУСУ / 3СУнефтепромысла

ВВЕДЕНИЕ

собна работать с объектами через сети

димо постоянно или периодически пе

Распределённые

системы управле

GPRS.

редавать им данные о работе производ

ния (системы телемеханики) уже до

Получилась открытая система, в ко

ства (добыче, закачке, энергопотребле

вольно давно и прочно вошли в повсе

торой благодаря стандартным и хоро

нии и т.д.). Зачастую эти данные вно

дневную жизнь

нефтедобывающих

шо документированным интерфейсам

сятся вручную или загружаются в базы

предприятий. Однако мир развивается,

могут «уживаться» не только контрол

данных предприятия 1 4 раза в сутки

и жизнь ежегодно преподносит нам всё

леры разных производителей, но и

(начало суток, конец смены и т.п.). Со

новые и новые технологии, примене

программное обеспечение верхнего

зданная нами система «Мега» позволя

ние которых открывает новые возмож

уровня от разных производителей.

ет в реальном времени пополнять ин

ности в построении подобных систем.

Главная особенность новой системы

формационные системы предприятия

Уже недостаточно просто опросить

заключается в том, что наряду с тради

текущими данными, обеспечивая спе

объект и показать его состояние дис

ционными средствами связи по прово

циалистов предприятия оперативной

петчеру, хочется видеть состояние про

дам и радиоканалу она способна ис

информацией о состоянии производ

мысла и иметь возможность им управ

пользовать самые передовые техноло

ства.

лять с любого компьютера сети, из сво

гии связи с объектом, базирующиеся

Кратко рассмотрим многоуровневую

его кабинета и даже находясь в отпус

на применении Интернет протокола

структуру, присущую любому нефтедо

ке, из Интернет кафе или со своего но

GPRS для сотовых сетей. На фоне бур

бывающему предприятию. «Корнями»

утбука. Кроме того, хочется, чтобы си

но развивающейся отрасли сотовой

нефтедобывающего предприятия, без

стема не была закрытой, а позволяла

связи это открывает поистине огром

условно, являются технологические

каждому её пользователю на своём ра

ные возможности. В результате систе

объекты и их локальная автоматика.

бочем месте самому определить, как и

ма не ограничивается только доставкой

Следующий уровень – это

уровень

что будет вычисляться и отображаться

данных до компьютера диспетчера и

промысла, на котором осуществляются

в виде отчётов.

рабочих мест управляющего персона

контроль и управление объектами и

За длительную историю нашей фир

ла — она позволяет вынести информа

технологическими процессами (уро

мы нами была внедрена не одна систе

цию в безграничные просторы Интер

вень АСУ ТП). Далее идут системы

ма управления. И вот, опираясь на

нет, естественно, заботясь при этом о

уровня АСУП. Как видно из рис. 1,

опыт прошлых систем и современные

безопасности и конфиденциальности

наша система работает на четырёх

технологии, мы создали систему авто

предоставляемой информации.

нижних уровнях автоматизации произ

матизации промысла, которая комп

водства. Для систем уровня АСУП

лексно решает вопросы автоматизации

АРХИТЕКТУРА СИСТЕМЫ

«Мега» является поставщиком данных

от скважины и до рабочих мест управ

реального времени о фактической ра

ляющего персонала предприятия. В от

Система «Мега» и АСУП

боте промысла (размеры

добычи,

личие от предыдущей версии системы

Ни одно достаточно крупное совре

объём закачанной жидкости и т.п.).

[1] новая система основана на самых

менное предприятие уже не может об

Система предусматривает

возмож

передовых технологиях, лучше решает

ходиться без систем автоматизации и

ность как горизонтальной интеграции

вопросы межсетевого взаимодействия,

систем документооборота. Однако для

с АСУ ТП, так и вертикальной интегра

обеспечивает гарантированную достав

работы информационных систем уров

ции с АСУП.

36

ку данных через сети, обладает более

ня АСУП (автоматизированная систе

Горизонтальная интеграция предпо

развитыми Web интерфейсами, спо

ма управления предприятием) необхо

лагает объединение между собой по

www.cta.ru

СТА 2/2005

СТА 2/2005

www.cta.ru

С И С Т Е М Н А Я И Н Т Е Г Р А Ц И Я / Н Е Ф Т Е ГА З О В А Я П Р О М Ы Ш Л Е Н Н О С Т Ь

ими, выводить отчёты о рабо

те промысла,

своевременно

реагировать на аварийные со

общения.

АРМы и информационные

узлы промысла имеют встро

енную систему авторизации,

позволяющую

разделить до

ступ к данным и возможностям

настройки. На всех этапах пе

редачи информации данные

гарантированно доставляются

потребителям. Даже если слу

чаются временные перебои в

работе сети, все данные будут

доставлены

потребителям,

Рис. 2. Схема развёртывания системы «Мега» на промыслах

как только они подключатся к

сети. Ничего не теряется.

чать информацию из баз данных пред

АРМы специалистов – ещё один

приятия, а также с любых ОРС серве

важный элемент системы «Мега». Как

Автоматизация НГДУ

ров в сети предприятия. Для промысла

уже было сказано, они строятся на базе

и объединения

это означает, что система может учиты

того же компонента «трансформера»,

Благодаря универсальности нашего

вать в своей работе не только данные,

что и центральный информационный

компонента «трансформера», на уров

поступающие непосредственно с конт

узел промысла, и поэтому имеют воз

не нефтегазодобывающего управления

роллера, но и данные, введённые тех

можность не только отображать дан

(НГДУ) и объединения система может

нологом или начальником в какую ни

ные, но и обрабатывать их в реальном

быть представлена в виде информаци

будь промысловую базу данных, а так

времени с предоставлением результа

онных узлов соответствующего уровня

же данные, формируемые системами

тов другим заинтересованным пользо

(рис. 3). Информационные узлы этих

сторонних производителей. Например,

вателям. Система обладает достаточ

уровней собирают данные с информа

в зависимости от уровней жидкости в

ной гибкостью, что позволяет форми

ционных узлов промыслов, формиру

ёмкостях ДНС, значения которых по

ровать практически любые необходи

ют собственные базы данных, ведут

ступают из системы автоматики ДНС,

мые АРМы специалистов по желанию

свои архивы. Причём в системе учтены

сервер может автоматически отклю

заказчика (АРМ начальника промыс

возможные проблемы при связи по се

чить ряд скважин, перечень которых

ла, АРМ ППД, АРМ энергетика и т.п.).

ти между промысловыми узлами и уз

был задан технологом в его базе дан

АРМ диспетчера позволяет диспет

лами НГДУ. Например, если информа

ных, чтобы предотвратить переполне

черу промысла контролировать состоя

ционный узел НГДУ должен получать

ние ёмкостей на ДНС.

ние всех объектов промысла, управлять

все дебиты по всем ГЗУ всех промы

Информационный узел промысла

также оснащён возможностями дина

мического представления данных в ви

де HTML страниц и является полно

ценным Web сервером с системой ав

торизации. Наличие у него Web интер

фейса позволяет любому специалисту

или начальнику промысла, обладаю

щему соответствующими правами до

ступа, просмотреть через Интернет те

кущее состояние промысла в целом

или отдельного объекта.

Встроенные вычислительные воз

можности узла позволяют формиро

вать новые расчётные данные и реали

зовать сложные алгоритмы управления

промыслом. Расчёт данных произво

дится на основе как стандартных, так и

узко специализированных функций.

Благодаря использованию стандарт

ных и открытых для изменения средств

программирования функций сервера

можно самостоятельно добавлять но

38

вые специализированные функции и

алгоритмы.

Рис. 3. Схема развёртывания системы «Мега» в рамках объединения

www.cta.ru

СТА 2/2005

Рис. 5. Стационарный балансирный датчик

Рис. 6. Стационарный траверсный датчик

39

динамометрирования

динамометрирования

СТА 2/2005

www.cta.ru

что анализ ваттметрограмм позволя

ет определить скважины, на которых

установлены электродвигатели из

лишней мощности);

● технологическую защиту при ава

рийном значении параметров (дав

ление, загазованность);

● электрозащиту в случаях перегрузки,

недогрузки, работы на двух фазах,

коротких замыканий, недопустимых

отклонений напряжения в питаю

щей сети и др. (такая защита оберега

ет электрооборудование от прежде

временного выхода из строя);

● периодическую откачку, что обеспе

чивает более близкую к оптимальной

добычу нефти и экономный расход

электроэнергии;

● останов оборудования с целью пред

Рис. 7. Каналы, используемые для связи с объектами

отвращения «сухой» работы скважи

ны при обнаружении срыва подачи

● дистанционное управление с ДП;

передачи благодаря встроенному ра

газожидкостной смеси нефтеносно

● измерение входных и выходных па

диомодему (это позволяет гибко под

го пласта;

раметров оборудования;

бирать оборудование);

● самозапуск оборудования скважины

● сохранение охранных функций даже

● одновременное использование раз

при подаче электроэнергии после её

при отсутствии напряжения питания

личных каналов связи: УКВ радио

отключения;

благодаря встроенному источнику

связь мощностью от 5 до 25 Вт, ра

● радиосвязь с диспетчером (разъём

аварийного питания;

диосвязь в общедоступном диапазо

для тангенты позволяет операторам

● подключение к контроллеру практи

не 433 МГц малой мощности (разре

иметь голосовую связь с диспетче

чески любой радиостанции УКВ ди

шение на применение не требуется),

ром);

апазона с необходимой мощностью

связь по сотовому каналу GPRS/

GSM, проводная связь RS 485 (воз

можна ретрансляция данных из од

ного канала в любой другой);

● возможность подключать датчики,

находящиеся во взрывоопасной зо

не.

Вопросы связи. GPRS$связь

Связь со скважиной может осущест

вляться целым рядом способов. Соз

данный нашей фирмой протокол пере

дачи данных РТМ 64/var позволяет об

мениваться данными с

объектовым

контроллером по RS 232/485, радиока

налу, а также с использованием канала

сотовой связи GPRS.

Протокол довольно прост в реализа

ции и не является закрытым, что поз

воляет производителям

различных

контроллеров включать свои устройст

ва в промысловую систему верхнего

уровня. В частности, в уже существую

щих наших проектах целый ряд орга

низаций внедрил данный протокол в

свои контроллеры, что позволило дис

петчеру промысла получать информа

цию и с их контроллеров.

Если с объектом невозможно свя

заться напрямую, то благодаря преду

смотренной в протоколе многоуровне

40

вой ретрансляции можно добиться свя

зи с ним через несколько промежуточ

www.cta.ru

СТА 2/2005

ра

с

диспетчером. Для

данные по скважине, как дебит, опре

этого

операторы, зани

деляемый по

динамограмме, потеря

мающиеся

обходом

хода, вызванная влиянием

газового

объектов,

снабжаются

фактора, удельное энергопотребление

специальными трубками,

на тонну продукции; кроме того, выяв

а

станции

управления

ляются возможные неисправности на

объектами

– специаль

сосного оборудования на основе ана

ными

разъёмами.

Как

лиза динамограммы, производятся тех

только оператор подсое

нологический учёт потребляемой элек

динит трубку к разъёму,

троэнергии по полученным

данным

контроллер моментально

ваттметрирования и учёт времени ра

наберёт номер сотового

боты скважины.

телефона

диспетчера.

Информационный узел промысла со

Тем самым параллельно с

своей базой данных является источни

задачей контроля объек

ком информации для АРМа диспетче

та решается задача голо

ра, АРМов специалистов, а также для

Рис. 8. Шкаф с индустриальным компьютером IPC&610,

совой связи.

пользователей, работающих с систе

источником бесперебойного питания и выдвижной

Стоимость использо

мой через интранет/Интернет.

клавиатурой в помещении диспетчерского пункта

вания

GPRS связи

на

Информационный узел промысла

фоне

постоянного

уде

построен на

базе индустриального

ных объектов (рис. 7). Можно сказать,

шевления услуг сотовой связи выгля

компьютера

фирмы Advantech. На

что предлагаемые нами решения спо

дит весьма привлекательно. Так, на

шасси IPC 610 установлены процес

собны обеспечить связь с самыми

пример, стоимость одного мегабайта

сорная плата PCA 6186VE с процессо

удалёнными объектами промысла и не

переданных данных составляет около

ром Pentium 4 и ОЗУ, дополнительные

только нашего производства.

шести рублей, а это примерно пять ты

сетевые платы Ethernet (2 шт.), RAID

Если на объекте или вблизи него ус

сяч сеансов связи объекта с диспетчер

контроллер RHC IDE 2R с двумя

тановлен другой контроллер или дат

ским пунктом.

жёсткими дисками. Индустриальный

чик, общение с которым можно осуще

компьютер вместе с источником беспе

ствлять по протоколу ModBus, то, со

Диспетчерский пункт

ребойного питания фирмы APC и вы

единив это устройство с объектовым

промысла

движной клавиатурой KBD 6312 смон

контроллером по интерфейсу RS 485,

Сервер опроса промысловых объек

тированы в шкафу minirack фирмы

мы сможем получать и передавать ин

тов периодически опрашивает объек

Schroff (рис. 8). В этот шкаф можно ус

формацию с этого контроллера/датчи

ты, считывает параметры их текущего

тановить до трёх компьютеров. Источ

ка в диспетчерский пункт, используя

состояния, обращается к архиву пара

ник бесперебойного питания в случае

уже существующие каналы связи с объ

метров. Параллельно выполняются ар

кратковременных отключений элект

ектом.

хивирование

технологических пара

роэнергии обеспечивает опрос состоя

Отдельно хочется отметить относи

метров работы

объекта,

определение

ния промысла, а в случае длительных

тельно новый вид связи – GPRS. Ис

аварийных ситуаций на объекте и вы

отключений – безаварийную останов

пользование сотовой связи этого стан

числения. На основе полученных дан

ку узла. Для дополнительного охлажде

дарта позволяет объекту моментально

ных информационный узел промысла

ния в этом же шкафу может монтиро

сообщить в диспетчерский пункт об

рассчитывает такие качественно новые

ваться панель вентиляторов.

изменении своего состояния. По

скольку в традиционных распре

делённых системах управления опрос

ведётся

последовательно, контроллер

за контроллером, то с увеличением ко

личества контролируемых

объектов

минимальное время, через

которое

диспетчер узнает об изменениях в ра

боте объекта, пропорционально увели

чивается, зачастую достигая неприем

лемых значений. В случае связи по

GPRS, независимо от количества конт

ролируемых объектов, каждый конт

роллер объекта может выйти на связь с

диспетчерским пунктом практически

мгновенно.

Кроме того, при использовании со

товых

модемов,

поддерживающих

GPRS,

помимо

функции

контроля

объекта,

появляется дополнительная

41

возможность голосовой связи операто

Рис. 9. Мнемосхема скважины, представленная на АРМ диспетчера

СТА 2/2005

www.cta.ru

ствует тому, что система может соста

вить серьёзную конкуренцию многим

популярным и широко распростра

нённым системам контроля, управле

ния и диспетчеризации, а если учесть

её возможность «на лету» менять кон

фигурацию, то и превзойти их. Откры

тость и гибкость представленной сис

темы позволяют постоянно увеличи

вать её информационную мощь, при

чём своими силами, то есть силами

специалистов заказчика.

К настоящему времени система

«Мега» внедрена на многих промыс

лах ОАО «Татнефть» и ООО «АНК

Башнефть». В ОАО «Татнефть» систе

ма работает с 2002 года, она постоян

но совершенствуется и представлена

разными версиями исполнения. В

ООО «АНК Башнефть» массовое при

менение системы началось в прошлом

Рис. 10. Программа анализа динамограмм

году. Сейчас она внедрена на 11 про

мыслах и работает со многими сотня

Диспетчер

промысла,

пользуясь

формирует ретроспективные отчёты о

ми контроллеров «Мега», которые ус

средствами своего АРМа, может конт

работе электрооборудования скважи

тановлены

на объектах промыслов,

ролировать состояние и происходящие

ны в виде графиков тока, напряжения,

причём со

многими контроллерами

изменения на всех подключённых к

потребляемой мощности, ваттметро

связь осуществляется через GPRS мо

системе объектах, а также управлять

грамм (рис. 11). Кроме того, пользова

демы. ●

ими. В распоряжении диспетчера есть

телю АРМа энергетика предоставляет

общая карта промысла, объектовые ка

ся возможность настроить электроза

ЛИТЕРАТУРА

дры для детального просмотра состоя

щитные функции контроллера скважи

1. Дудников В., Набиев Д., Гареев В. Новые

ния объекта и управления им, специа

ны.

возможности управления технологичес

лизированные отчёты о работе объек

ким процессом нефтедобычи// Совре

тов промысла, а также для него выво

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

менные технологии автоматизации. —

дятся сообщения о происходящих с

Описанная система не принадлежит

2002. — № 2.

объектами изменениях и тревожные

к числу тех закрытых систем, которые,

сообщения,

сопровождаемые звуко

единожды настроенные специалиста

Авторы — сотрудники

вым сигналом. На рис. 9 приведена

ми фирмы, не могут развиваться и до

НПФ «Интек»

мнемосхема скважины.

полняться новыми объектами и данны

Телефон: (3472) 90$8844

ми. Напротив, её гибкость способ

Факс: (3472) 90$8822

АРМ специалистов

Для специалистов промысла на базе

их рабочих компьютеров организова

ны соответствующие АРМы. Наиболее

распространёнными в системе явля

ются АРМ технолога и АРМ электри

ка.

АРМ технолога позволяет изменять

технологические режимы работы объе

ктов промысла, предоставляет отчёты о

работе каждого объекта и промысла в

целом, а также содержит программу

анализа динамограмм по скважинам

промысла. Программа анализа дина

мограмм (рис. 10) помогает технологу

своевременно обнаружить важные из

менения в работе скважины. По каж

дой скважине ведётся архив динамо

грамм за несколько месяцев.

АРМ электрика предоставляет ин

42

формацию о текущей работе электро

двигателя станка качалки,

а также

Рис. 11. Отчёт о работе электродвигателя скважины

www.cta.ru

СТА 2/2005