Автоматизированная система управления технологическими процессами нефтедобычи

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 883366(51)М. Кл. Е 21 В 47/00 1 ЪоуАаротаеииый комитет СССР ао делам изобретений и открытий(088.8) Опубликовано 23.11,81. Бюллетень43 Дата опубликования описания 23,11,81(71) Заявител азодобывающее управление "Туймазанефть Миннвжератванефтяной промышленности ОЛОГИЧЕСКИМИ ЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССАМИ НЕФТЕДОБЫЧИ54) АВТ Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано для построения автоматизированных систем управления нефтегазодобывающим предприятием.По основному авт, св. И 0 409550 известна автоматизированная система управления технологическими процессами нефтедобычи, со. держащая блок контроля и управления работой скважины, регистраторы времени, блок управления групповыми измерительными установками, блоки управления сепарацией нефти, подготовкой нефти, сдачей нефти, транспортом газа и закачкой воды, соединенные с соответствующими блоками информационного обеспечения, коммутатор направлений, прием.4 но-передающие устройства, блок переключения, блок управления информационными потоками, блок согласования, блок долговременной памяти, вычислительной блок, аналоговые модели, оптимизатор, блок заданий, блок обслуживания заявок, блок производственных программ, блок контроля выполнения плана, регистратор заявок, блок распределения ресурсов, табло-гра фик, причем блок управления информационными потоками соединен с блоком производственных программ, блоком контроля выполнения плана, регистратором заявок и блоком распределения ресурсов, а блок контроля выполнения плана соединен с блоком производственных программ, при этом регистратор заявок соединен с блоком распределения ресурсов, а табло. график соедщен с блоком зада.ний по входу и по выходу с приемно-передающим устройством, а при этом оптимиза тор соединен с аналоговой моделью н вычис.лнтельным блоком 111.Недостатком известной системы являетсято, что она не обеспечивает сбор информации от рассредоточенных объектов при задании постоянной программы измерения для повыщения оперативности в контроле за производительностью скважин, реализацию предварительной подготовки информации на районных инженерно-технологических службах для выработки команд управления, текущего прогнозавоэможности выполнения производственныхпрограмм и централизации сбора информациис объектов нефтедобычи непосредственно сослужбы обработки информации для формирования производственных программ,Цель изобретения - повышение надежности обработки информации и повышение оперативности в управлении.Поставленная цель достигается тем, что система снабжена блоком задания режима изменения, блоком подготовки информации, блоком задания режима поверки, блоком регистрации состочния объектов, блоком прогноза выполнения плана, блоком управления, блоком опроса и формирователем производственных программ, который соединен с вычислительным блоком взаимными связями и блоком управления подключенным к вычислительному блоку взаимными связями и блоку опроса, который соединен с блоком согласования, блок прогноза выполнения плана соединен с блоком контроля выполнения плана и взаимными связями с блоком управления информационными потоками, причем блок регистрации состояния объектов соединен с приемно-передающим устройством и блоком подготовки информации, подключенным к блоку задания режима измерения и взаимными связями к приемно-передающему устройству, а блок задания режима измерения соединен с блоком переключения и блоком обслужива. ния заявок, а блок задания режима поверки соединен с блоком переключения. На чертеже приведена блок-схема предлагаемой автоматизированной системы управлениятехнологическими процессами,Система состоит из блоков 1 контроля иуправления скважин, блоков 2 управления35групповыми измерительными установками (ииндивидуальными измерительными установками для отдаленных скважин), связанных сблоками управления других объектов гидравлическим каналом 3 связи, и регистраторов 4 4 овремени, устанавливаемых на скважинах.Имеются блоки 5 информационного обеспечения, соединенные с районной инженерно-технологической службой 6 телефонными и телеханчеси кпапами яз, орал со.держит коммутатор 7 направлений и приемнопередающее устройство 8, Блоки 5 информационного обеспечения охвачены взаимнымисвязями с блоками 9 управления сепарациейнефти, блоками 10 управления подготовкой . Янефти, блоками 11 управления сдачей нефти,блоками 12 управления транспортом газаблоками 13 управления закачкой воды иблоком 2 управления групповыми измерительными установками, На районной инженерно-тех 51нологической службе 6 дежурит диспетчер 14и имеются блок 15 обслуживания заявок иблок 16 переключения. На центральной инженерно-технологическойслужбе 17 система кроме коммутатора направлений 7 и приемно-передающего устройства8 содержит блок 18 управления информационными потоками, блок 19 контроля выполнения плана, блок 20 производственных программ, регистратор заявок 21 и блок 22 распределения ресурсов, имеющие световую ицифровую индикацию для диспетчера 14.В систему включено и база 23 производственного обслуживания, содержащая приемно.передающее устройство 8, блок 24 заданийи табло-график 25.Имеется служба 26 обработки информации,где установлены блок 27 согласования, вычислительный блок 28, блок 20 долговременнойпамяти, модели 30 и оптимизаторы 31,Система имеет кроме указанных блоковтакже на районных инженерно-,технологическихслужбах блок 32 задания режима измерения,блок ЗЗ подготовки информации, блок 34задания режима поверки и блок 35 регистрации состояния объектов, и на центральнойинженерно-технологической службе 17 блок36 прогноза выполнения плана и в службе26 обработки информации блок 37 управления,блок 38 опроса и формирователь 39 производственных программ,Система функционирует следующим образом..Блоки 1 управления работой скважин обеспечивают на механизированных скважинах пуск и остановку привода и защитные функции при различных аварийных ситуациях, На фонтанных скважинах осуществляется автоматическая блокировка коллектора при превышении давления вьппе заданного и при порыве коллектора с автоматической разблокировкой при восстановлении рабочего давления и выкид ном коллекторе. На газлифтных скважинах реализуется регулирование подачи газа в зависимости от режима отбора нефти (жидкости) и установленного удельного расхода газа, управление периодической эксплуатацией и защитные функции при авариях, Работой самих скважин управляет групповая измерительная установка, к которой они подключены по оптимальному методу группирования, через блок 2 управления и гидравлический канал 3 связи. Регистратор времени 4 фиксирует действительное время работы скважины.По технологическому циклу продукция скважин поступает на групповую измерительную установку, где производится процесс измерения и регистрации параметров каждой из подключенных скважин, Блок 2 по команде блока 5 информационного обеспечения подключает очередную скважину на измерение, В зависимости от режима разработки и производительности групповых измерительных установок выбирается постоянная или переменная программа измерения с учетом характеристик самих скважин, Выбор программ измерения осуществляет диспетчер при помощи блока 32 задания режима измерения, С блока 32 . через блок 16 переключения и коммутатор 7 направлений подается соответствующая команда на блок 5 информационного обеспечения, чем устанавливается выбранная программа изПри постоянной программе время измерения выбирается одно и то же для всех подключенных скважин с учетом выбранной об-.щей погрешности измерения,Переменная программа измерения задаетсявременным диапазоном по максимальному иминимальному дебитам скважин, подключенных к групповой, Таким образом, измерениекаждой скважины осуществляется по индиви.детальной самонастраивающейся программе взависимости от ее параметров, После окончания цикла измерения блок 5 информационного обеспечения формирует сигнал заявки ипередает его в районную инженерно-технологическую службу 6, которая осуществляетсбор информации с групповых измерительныхустановок по методу массового обслуживаниязаявок. Коммутатор направлений подключаетк направлению, подавшему заявку, приемнопередающее устройство 8, которое подает сигнал опроса на соответствующую групповую иосуществляет прием аварийной и измерительной информации, Приемно-передающее устройство 8 принимает во втором международномкоде следующие характеристики обьекта: номер групповой Мгр, номер скважины Ифскв,время измерения с изм, дебит жидкости Вдебит газа 6 г и процент обводненности про.дукцни скважины, Эта информация поступаетв блок 33 подготовки информации, где данные предварительно обрабатываются с цельюпрогноза суточной производительности скважин по циклическим измерениям. Такая обработка обеспечивает диспетчера оперативной информацией о работе скважин.По окончании передачи информации блок 5информационного обеспечения подключает наизмерение очередную скважину нри помопп 1блока 2, а на районной инженерно-технологи.ческой службе 6 обслуживается очередная заявка.,Газожидкостная смесь поступает на сепараВ результате поверки при помощи трубопоршневой установки формируются поправочные коэффициенты для расходомеров, которые блоком 5 передаются в районную инженерно-технологическую службу 6 и устанав. ливаются на месте оператором.Отсепарированный газ с сепарациоиых установок подается на компрессорную станцию, режим которой регулируется блоком 12 управления транспорта газа. Информация (количество газа н фракционной состав) передается спорадически блоком 5 информационного обеспечения. 50 55 ционные установки с предварительным сбросомбалластной воды. Здесь осуществляется сепарация нефти от газа и балластных вод. Управление всеми технологическими процессами насепарационных установках осуществляется блоком 9 управления сепарацией нефти. Промежуточная регистрация параметров сепарацион. 5 883366 6ной установки (суммарный дебит жидкости а участка сбора О дебит газа О г, дебит подаваемой в сырье горячей балластной воды О гяи дебит сброшенной балластной водый вБ и дальнейшая их передача на районную инже.нерио-технологическую службу 6 осуществляется своим блоком 5 информационного обеспе.чения. Сбор информации с сенарационных установок осуществляется по опорадической про 10 грамме.мерения на групповой измерительной установке, Отсепарированная от газа и частично отбалластной воды нефть поступает на установку товарной подготовки, Здесь нефть обессоливается и обезвоживается, доводится до тоа варной кондиции и сдается потребителю, Регу-,лирование технологическими процессами на установке товарной подготовки и товарно- сдаточными операциями на установке товар.ной сдачи осуществляется блоками 10 н 11 управления подготовкой нефти н сдачей нефти.Информация с блоков 10 и 11 управления подготовкой нефти и сдачей нефти, Информация с блоков управления подготовкой 10 (количество подготовленной нефти, количест.во затраченного реагепта и тепла и количество сданного нестабильного бензина) и сдачи 11 (количество сданной нефти и ее качества) передается на районную инженерно-технологическую службу 6 блоками 5 информационноЗого обеспечения но спорацической программе, Для обеспечения требуемой , точности сдачи товарной продукт (товарной нефти) производится поверка средств измерений расхода на установке товарной сдачи при помощи трубопоршневых установок или образцовых счетчиков. Поверка может осуществляться в нача ле и конце товаросдаточных операций, но не реже одного раза в декаду, Команда на поверку формируется в районной инженерно- технологической службе 6 диспетчером 14 прн помощи блока 34 задания режима поверки.Сигнал (команда на поверку) поступает с блока 34 через блок 16 переключения, коле- мутатор 7 направлений иблок 5 информационного обеспечения на блок 11 управления45 сдачей нефти.7 883366Балластная вода подготавливается для закачки в пласт на очистных сооружениях и закачилается в пласт цехом поддержания пластового давления, который кроме этого закачиваети пресную воду, Регулирование процессами осуществляется блоком 13 управления закачкойводы. Информация 1 количество закаченнойпресной и соленой воды, расход коагулянтаи расходы по кустовым насосным стантптям)передается на районную инженерно-технологи 1 оческую службу б блоком 5 информационногообеспечения,Информация о времени работы скважин отрегистратора 4 времени передается на районную инженерна-технологическую службу 6 15через оператор, Информация с групповых измерительных установок передается по стохастической или циклической программе, а со всехостальных объектов по спорадической программе, Характер работы аппаратуры районной ин пженерно-технологической службы задается диспетчером 14 через блоки 15 обслуживаниязаявок, который воздействует на коммутатор7 направлений и приемно передающее устройство 8 через блок 16 переключения, На районной инженерно-технологической службе 6 регистрируется аварийное состояние групповыхизмерительных установок и Объектов ППД,При этом обеспечивается расшифровка адреса объекта, подавшего аварийный сигнал, Кроме того, диспетчер Осуществляет передачу через приемно-передающее устройство измерительной, контрольной и производственно-технологической информаций, а также заявокна транспорт и ремонт на центральную инже 35.нс 1 но.технологическую службу 17, В этомрежиме блок 16 переключения блокирует коммутатор 7 направленийи объекты ожидатотконца передачи, Обеспечивается также расшифровка адреса и отключение от направления40групповой измерительной установки, на которой произошло аварийное отключение электроэнергии. Иа районной инженерно-технологической службе б полную обработку информации не производят, а Осуществляют предварительную подготовку данных, чтобы обеспечить требуемое оперативное управление объектами нефтедобычи, Аварийная информация сприемно-передающего устройства 8 поступает, на-блок 35 регистрации состояшл объектови формируется наглядная ситуация о работекаждого звена технологического процесса добычи, подготовки и сдачи нефти и поддержания пластового давления. Как правило, передработой диспетчер 14 задает исходную ситуацию блоку 35. Затем в процессе работы ситуационная картшю состояния Объектов нефтедобычи автоматически меняется при наличиисоответствующей информашки,8В роли центрального регулирующего объек- та по данной схеме используется сепарационная установка, управляющие воздействия на другие объекты сбора и подготовки которая передает по гидравлическим каналам 3 связи. Это позволяет при необходимости производить переключение жидкостных потоков (обводнение и не обводнение скважины) и регулировать подачу нефти на подготовку.Вся производственно-технологическая информация на центральной инженерно-технологи. ческай службе 17 принимается через коммутатор направлений 7 своим приемо-передающим устройством 8, Принятая информация пред. варительно аналиэйруется, систематизируется и распределяется по соответствующим блокам диспетчером 14 через блок 18 управления информационными потоками. Информация может и непосредственно поступать с приемо-передающего устройства 8 на блок 18 управления информационными потоками.Контрольная и измерительная информация от объектов добычи, подготовки и сдачи неф; ти и газа поступает в блок 19 контроля выполнения плана, В зависимости от поступившей информации блок 19 контроля выполнения плана производит регистрацию с визуальным воспроизведением календарного времени и хода выполнения суточных плановых заданий для целей оперативного управления и учета, а также суммирует ежесуточные показатели для организации месячной отчетности. Кроме того, блоком 19 производится сравнение полученной информации с плановыми заданиями, занесенными в блок 20, и выбирается информация рассогласования, которая визуально воспроизводится для диспетчера. На основании анализа информации рассогласования диспетчер принимает решения, о которых информирует районные инженерно-технологичес кис службы 6 через нриемно-передающее уст. ройство 8, По суточной и накопленной ин. формации по показателям производительности объектов с блока 19 контроля выполнения плана блок Зб прогноза выполнения плана формирует вероятность выполнения месячных заданий для каждого технологического подразделения, исхода из количества действующих скважщ, Этим обеспечивается выработка соответствующих организационно.технических (геолого-технических мероприятий) для выполнения плановых заданий по добыче и подготовке нефти. Корректировка прогноза производится при поступлении новой информации О работе .и производительности объеКтов,Информация по заявкам на обслуживание заносится диспетчером через блок 18 управления информационными потоками в регистратор 21 заявок, которгяй их фиксирует. Порезультатам анализа заявок диспетчер произ. водит распределение ресурсов, записанных в блоке 22. Информация об удовлетворении заявок и решений диспетчера передается через приемно. передающее устройство 8 на базу производственного обслуживания 23, где принимается своим приемно-передающим устройством 8 и поступает на блок заданий 24 и на таб. ло-график 25, где фиксируется сама заявка и ответ на нее. Ответная информация об удовлетворении заявки поступает и на центральную инженерно-технологическую службу 17, Таким образом, имеется наглядная картина стратегии обслуживания заявок. Кроме того, на базе 23 производственного обслуживания табло-график 25 регистрирует текущий план проведения геолого-технических мероприятий и ремонтных работ на определенный интервал оперативного управления (декада и месяц), Данный план рассогласован с ресурсами, которые имеются на предприятии и зафиксированы блоком 22 распределения ресурсов. Информация о выполнении плановых мероприятий поступает с базы 23 на центральную инженерно-технологическую службу 17.25Вся контрольная и измерительная информация, кроме заявочной, поступает в службу 26 обработки информации. Через блок 27 согласования информации поступает на вычислительный блок 28 или в блок 29 долго 30 временной памяти, Здесь осуществляется обработка поступающей информации, решение требуемых производственных задач с исполь. зованием моделей 30 и оптимизаторов 31 и выработка рекомечдаций по очтимизации производственных процессов. Часть; обработанной информации заносится в блок 29 долговременной памяти вычислительного блока 28, Результаты решения задач передаются на центральную инженерно. технологическую службу 17, где разносится блоком 18 управления 40 информационными потоками в блок 20 производственных программ и блок 22 распределения ресурсов, а также доводятся до сведения соответствующих районных инженерно- технологических и других служб, 45Со службы 26 обработки информации может осуществляться непосредственно сбор информации со всех районных инженерно-технологических служб 6. Блок 37 управления подает команду на вычислительный блок 28, 50 которые воздействуют на блок 38 опроса, Через блок 27 согласования блок 38 опроса в определенной последовательности, задаваемой вычислительным блоком 28, подает опрос ный сигнал на выбранную районную инженерно-технологическую службу 6, Здесь опросный сигнал принимается через коммутатор 7 направлений приемно. передающим устройством 8. Этот сигнал воздействует на блок 33 под 10готовки информации, который включается в режим передачи информации, которая будет передаваться в службу 26 обработки информа. цин. По окончании приема информации о выбранной районной инженерно-технологической службы блок 38 опроса выбирает следующее подразделение . Опрос районных инженерно-технологических служб может осуществлять ся и выборочно при.отработке конкретных команд оперативного управления.Служба 26 обработки информации в конце интервала оперативного управления (месяц, квартал и год) формирует производственные программы (режнм для всех технологических объектов производственного цикла) на после. дующий интервал, Причем эта операция осу- ществляется с некоторым запаздыванием относительного конца текущего интервала управ.пения (за несколько дней), что вызывает необходимость применения методов аппроксимашш функции производительности каждого объекта нефтедобычи вероятностными моделями (или другими способами) по статистическим данным прошедшего периода эксплуатации,Блок 37 управления запускает формирователь 39 производственных программ, который первоначально формирует режим отбора нефти из пластов для всего эксплуатационного фонда скважин. Режимы формируются для фонтанных, газлифтных и газовых скважин и механизированных скважин по комплексному алгоритму с учетом общей модели прогноза и необходимости занесения в выходные формы разных геологопромысловых показателей для отдельных типов скважин,Выбор и оптимизация режима отбора осуществляется, исходя из требований плана с учетом рациональной разработки месторождения при достижении максимального коэффициента эксплуатации скважин. Прн этом формируется план проведения необходимых геоло. го-технических и других организационно-технических мероприятий по каждому подразделению, Формируются итоговые данные но режимам для каждой районной инженер-но.технологической службы и нефтегазодобывающего управления в целом. Исходя иэ требований поддержания пластового давления при выбранных режимах отбора, формируются режимы нагнетательных скважин, Для гаэлифта при формировании режима газовых скважин производится оптимизация газовых потоков с учетом требуемого отбора жидкое. ти с пласта и запасов свободного газа. Затем формируются режимы формирователем 39 для объектов подготовки и сдачи нефти, попутного газа и воды. Функционирование формирователя 39 осуществляется совместно с вычислительным блоком 28, аналоговыми88336611моделями 30 и оптимизатором 31. Затем через блок 27 согласования передают режимы на центральную инженерно. технологическую службу 17, где заносятся в блок 20 производственных программ, районные инженерно- технологические службы .6 и базу производственного обслуживания 23, которые затем реализуют эти управляющие воздействия.После формирования режимов, служба 26 обработки информации производит обработку отчетных показателей с выдачей соответствующих форм отчетности по всем объектам нефтедобычи,Предлагаемая автоматизированная система упРавления технологическими процессами нефтедобычи позволяет централизовать сбор и обработку текущей производственной информации с разумной доцентрализацией ее предварительной подготовки, охватить едвиым циклом сбора различные объекты по своему функционированию, оперативно представлять ситуацию по выполнению производственных заданий на конец интервала оперативного управления и реализовать формирование производственных программ с учетом предыстории25 и наличия ресурсов, Технико-экономическая эффективность от применения системы будет достигнута за счет уменьшения простоев объектов нефтедобычи, рационального использования ресурсов для реализации требуемых геолого- технических и ремонтных мероприятий, что приведет к уменьшению потерь средств на производство и увеличение добычи нефти в целом при максимизации коэффициента отбора по месторождению.Формула изобретения ыАвтоматизированная система управления технологическими процессами нефтедобычи по 12авт. св. М 409550 о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения, надежности управления технологическими процессами, она снабжена блоком задания режима измерения, блоком подготовки информации, блоком задания режима поверки, блоком регистрации состояния объектов, блоком прогноза выполнения плана, блоком управления, блоком опроса и формйрователем производственных программ, при этом формирователь производственных программ соединен с вычислительным блоком взаимными связями и блоком управления, подключенным к вычислительному блоку взаимными связями и блоку опроса, который соединен с блоком согласования, причем блок прогноза выполнения плана соединен с блоком контроля выполнения плана и взаимными связями с блоком управления информационными потоками, а блок регистрации состояния объектов соединен с при. емно-передающим устройством и блоком подготовки информации, который подключен к блоку задания режима измерения и взаимны. ми связями к приемно-передающему устройству, причем блок задания режима измерения соединен с блоком переключения и блоком обслуживания заявок, а блок задания режима поверки соединен с блоком переключения и блоком обслуживания заявок, а блок зада. ния режима поверки соединен с блоком переключения.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР У 409550,кл, Е 21 В 47/00, 6 01 Р 15/00, 1971,/5 ППП "Патент", г. од, ул, Проектная,7 Тираж 630 ВНИИПИ Государственного комитета ССС по делай изобретений и открытий 13035, Москва, Ж - 35, Раушская набд