ФЭА / АИТ / ОТЧЕТ по производственной практике на тему "кустовой насосной станции (КНС)"
(автор - student, добавлено - 30-04-2014, 14:24)
СКАЧАТЬ:
ОТЧЕТ по производственной практике
Содержание
3.Телемеханизация КНС………………………………………...…11 4.Технологическая схема кустовой насосной станции (КНС)….20 5. Приложения……………………………………………………...22 6. Список литературы……………………………………………...25
I. Введение
Закачка воды для поддержания пластового давления осуществляется цехом ППД. Для получения более высоких коэффициентов нефтедобычи и достижения необходимых темпов извлечения нефти из нефтеносного коллектора широко применяется метод поддержания пластовых давлений путем нагнетания в залежь воды. Основными методами поддержания пластового давления, являются законтурное и внутриконтурное заводнения с разрезанием крупных площадей (залежей) на отдельные блоки. Применение нагнетания воды в пласт обосновывают возможностью приближения контура питания непосредственно к самой залежи и поддержания в нем необходимого давления. Внутриконтурное заводнение применяется для снижения срока разработки, увеличения темпа отбора нефти. Практически поддержание пластового давления в залежи осуществляется тем или иным методом в зависимости от геологических условий и экономических соображений. Эффект от поддержания пластового давления настолько значителен, что в проекте разработки каждой залежи нефти обязательно рассматриваются варианты поддержания пластового давления с целью возможного улучшения условий эксплуатации залежи. Поддержание пластового давления на объектах разработки НГДУ «Елховнефть» осуществляется закачкой пресной воды Кувакского водозабора на реке Шешма и сточной воды Кичуйского товарного парка. Вода из водозабора и очистных сооружений (раздельно для пресной и сточной воды) по магистральным трубопроводам центробежными насосами подается на прием кустовых насосных станций (КНС). От КНС через блок-гребенки вода распределяется по 3 - 15 ветвям. На одну ветку подсоединяется до 6 скважин. Закачка осуществляется через КНС и БКНС, работающие как на сточной, так и на пресной воде. КНС может иметь в своем составе следующее оборудование:
На сегодняшний день в НГДУ «ЕН» для поддержания пластового давления эксплуатируются 14 КНС, которые производят закачку как пресной, так и сточной воды. Глобальная схема объектов цеха ППД НГДУ «ЕН» приведена на рис.1. Закачку пресной воды осуществляют КНС: 81, 11, 174, 80, 97, а закачку сточной воды КНС: 78С, 172, 4, 176, 3, 79, 2, 5, 1. Общая производительность всех КНС такова, что для выработки уже заводненных зон применяется циклическая закачка с переменой направлений фильтрации потоков. Циклический режим работы нагнетательных скважин осуществляется как остановкой самой скважины, водовода, части агрегатов КНС (пассивный режим работы КНС), так и всех агрегатов КНС (активный режим работы КНС). Период цикла циклической закачки определяется, исходя из конкретных технологических, геологических условий разработки месторождения (площади, участка, блока). Технологический режим закачки в нагнетательные скважины регулируется установкой штуцера на нагнетательные линии, а также изменением состава одновременно работающих насосных агрегатов на КНС. Поддержание пластового давления в продуктивных пластах реализуется применением различных систем заводнения:
В связи с увеличением обводненности продукции нефтяных скважин система ППД постоянно реконструируется и переводится с пресной воды на сточную. Немаловажным фактором, влияющим на эффективность функционирования объекта поддержания пластового давления является контроль состояния объекта, защита технологического оборудования, а значит, надёжность его контрольно – измерительных и управляющих средств. В настоящее время в ЦППД НГДУ "ЕН" функционирует АСУ ТП, построенная на контроллерах типа "МикроДАТ" и шкафах агрегатной автоматики Сумского завода. Указанные технические средства, изготовленные в 80–х годах, морально и физически устарели. Частый ремонт, замена узлов в процессе эксплуатации изношенного оборудования становятся весомыми при оценке себестоимости и рентабельности всего предприятия. Технические возможности установленных ранее аппаратных средств контроля и управления технологическими процессами не полностью удовлетворяют сегодняшним запросам, ремонт этих приборов затруднителен из–за отсутствия запасных частей. Зачастую такие приборы входят в конфликт с установленными новыми приборами, являющимися более мобильными и быстродействующими. Решение указанных проблем видится в модернизации устаревших контрольно – измерительных средств на основе использования относительно недорогих, но обладающих существенными преимуществами устройств микропроцессорной техники.
II. Автоматизация КНС
2.1. Объем автоматизации.
Автоматизация комплексная – это этап автоматизации технологических процессов, отдельных участков, цехов, при которых все операции осуществляются по заданным программам с помощью различных автоматических устройств. При автоматизации эти устройства выполняют функции управления, регулирования, контроля и сигнализации. Автоматический контроль – это автоматическое получение, обработка и регистрация информации о состоянии объекта. Процесс автоматического контроля делится на ряд более простых операций: получение первичной информации о контролируемых величинах посредством измерений; преобразование первичной информации к виду удобному для дальнейшей обработки; выявление специфических особенностей; регистрация; запоминание и т.д. Автоматическое управление – это отрасль науки и техники, охватывающая средства автоматизации, теории и методы построения систем управления процессами, осуществляемыми без непосредственного участия людей. Автоматическое управление использует централизацию управления отдельными технологическими процессами, целыми предприятиями и т. д. Объем автоматизации определяется путем комплексного анализа и расчета ожидаемой эффективности от реализации каждой функции (полезности, значимости, весомости) с учетом требований техники безопасности, экологической безопасности, защиты технологического оборудования и оптимизации технологических процессов. Необходимый перечень автоматизируемых функций, обеспечивающий защиту окружающей среды и безопасную эксплуатацию технологического оборудования, определяется в соответствии с действующими нормативными документами с учетом экономического обоснования и технической целесообразности.
АСУ ТП ЦППД в целом должна обеспечивать следующие функции:
Контроллер КНС должен обеспечить:
1. Приём и обработку сигналов с датчиков насосного агрегата (НА):
2. Выдачу сигналов управления НА:
3. Накопление информации при невозможности её своевременной передачи на ДП. 4. Передачу накопленной информации на ДП по радиоканалу. 5. Приём и передачу на ДП информации поступающей с БГ по радиоканалу.
Контроллер БГ должен обеспечить:
1. Приём и обработку сигналов с датчиков:
2. Передачу информации с датчиков на контроллер КНС по радиоканалу.
2.2. Назначение и краткая характеристика системы автоматизации и телемеханизации
2.2.1. Назначение системы
Система является проектно – компонуемой и предназначена для автоматизации технологического процесса цеха ППД с целью:
По своему функциональному назначению система является информационно – управляющей. Общее количество сигналов ввода – вывода для каждой КНС составляет более 280, количество переменных, формируемых в системе, более 800 для одной КНС в среднем. Система контроля и управления кустовыми насосными станциями представляет собой программно – аппаратный комплекс, в котором задачи контроля и управления технологическим процессом решаются на следующих уровнях: а) на уровне первичных средств контроля и управления:
б) на уровне терминал контроллеров технологических объектов (TK ТО):
в) на уровне автоматизированного рабочего места диспетчера:
Система построена на базе современных программно – аппаратных средств, удовлетворяющих требованиям международных стандартов.
2.2.2. Краткая характеристика системы автоматизации и телемеханизации на примере КНС–1
В качестве контроллера насосного агрегата на КНС–1 установлен контроллер «SMART I/O» фирмы «PEP Modular Computers» (Германия), поставщик ЗАО «РТ Софт» г. Москва. На отдельно стоящих блочных гребёнках (БГ) предусматривается использовать контроллеры промышленных объектов «МЕГА» фирмы «ИНТЕК» г. Уфа, они имеют встроенную радиостанцию ближнего радиуса действия с пакетным протоколом связи РТМ - 64. Контроллер насосного агрегата «SMART I/O» и контроллер пакетной передачи «Мега» в совокупности представляют единую Систему автоматизации и телемеханизации объектов поддержания пластового давления. Связь между АРМ – Д и контроллером КНС производится по радиоканалу с использованием радиостанции фирмы «Motorola» типа GM 300 и контроллеров пакетной передачи «МЕГА», который на уровне КНС обеспечивает связь с контроллером БГ в диапазоне частот 900 МГц. Компоновка технических средств на уровне КНС выполнена в существующих шкафах «МикроДАТ». В ДП ЦПППД информация поступает на АРМ диспетчера, с установленным базовым программным обеспечением: SKADA пакет Factory Suite и его компоненты. Структура системы автоматизации и телемеханизации ЦППД НГДУ «ЕН» приведена на рисунке 2.
2.3. Назначение, принципы построения и функции контроллера «SMART I/O».
2.3.1. Назначение На технологических объектах, в данном случае на КНС, в качестве контроллера насосного агрегата устанавливаются контроллеры «SMART I/O». «SMART I/O» - программируемый контроллер для промышленной автоматизации, базирующийся на технологии «Открытых магистрально – модульных систем». Контроллер «SMART I/O» предназначен для диспетчерского контроля и управления территориально – распределенными технологическими процессами. Контроллер «SMART I/O» обеспечивает дистанционный контроль состояния и выполняет функции управления технологическим оборудованием, устанавливается непосредственно на технологическом объекте.
2.3.2. Принципы построения.
2.4.3. Функции контроллера.
Контроллер «SMART I/O» выполняет следующие функции:
обеспечивает передачу телеинформации по различным каналам связи (ВЧ - уплотненные, физические, коммутируемые телефонные линии, радиоканал, цифровые каналы связи) в различных направлениях и с разными протоколами связи.
2.5. <SPAN style="BACKGROUND-COLOR: rgb(168,255,251)"><SMALL>Программное обеспечение
Программное обеспечение (ПО) системы представляет собой совокупность программных средств, обеспечивающих совместно с техническими средствами контроль технологического процесса и взаимодействие с оперативным персоналом программно–технического комплекса. Программное обеспечение реализовывается на двух уровнях системы: 1. В среде автоматизированного рабочего места диспетчера, технолога, реализованного на базе персонального компьютера; 2. В среде программируемых контроллеров «SMART I/O».
В состав системного ПО входит операционная система WIHDOWS NT WOKSTATION 4.0 RUS. В состав сервисного ПО входит система In Тоuсh v. 7.0. В состав прикладного ПО входит набор необходимых мнемосхем, таблиц, трендов.
Системным ПО контроллеров является операционная система реального времени (ОСРВ) OS-9. В состав прикладного ПО входят пользовательские программы, находящиеся в контроллерах и решающие определенные задачи контроля технологического процесса. Разработка пользовательских программ осуществляется на языках технологического программирования под управлением сервисного ПО. В качестве сервисного ПО применяется система разработки ISA GRAF. Комплекс технических и программных средств системы обеспечивает реализацию всех ранее перечисленных функций с минимальными затратами и необходимой точностью.
<SPAN style="BACKGROUND-COLOR: rgb(168,255,251)"><SMALL> 2.5.1. Автоматизированное рабочее место диспетчера (АРМ - Д)
АРМ – Д представляет собой комплекс программных и аппаратных средств для обмена информацией с терминал – контроллерами технологического объекта (ТК ТО) и реализации функций контроля и управления цеха ППД. Аппаратная часть состоит из рабочей станции – персонального компьютера (центрального сервера). Представление информации о ходе технологического процесса, поступающей с терминал – контроллеров технологических объектов, производится на экране дисплея АРМ – Д. Под объектом подразумевается логический элемент. В цехе ППД в качестве объектов приняты насосный агрегат, блок гребенок, водовод, дренажная система, аппаратурный блок. В центральном сервере формируются следующие базы данных:
Для каждой из базы данных есть программа визуализатор, обеспечивающая пользователям удобный и понятный интерфейс для работы с данными. Программное обеспечение сервера предназначено для работы в среде операционной системы Windows NT и состоит из отдельных программ, составляющих три уровня обработки данных: На нижнем уровне менеджер опроса сети контроллеров «РОТОР», который выполняет следующие функции (рис. 3):
Средний уровень, представляющий собой сервер данных, формирует поток информации в стандартном виде с использованием интерфейсов СОМ/DCOM, ОРС, выполняет следующие функции:
На верхнем уровне программное обеспечение визуализации и диспетчерского управления Factory Suite2000 и его компоненты: In Touch и Suite Link, которые выполняют следующее:
В сети одновременно могут работать и осуществлять опрос несколько серверов. Каждый контроллер может передать экстренный аварийный сигнал в центральный сервер. Опрос контроллеров осуществляется с помощью нескольких асинхронных очередей, каждая очередь со своей периодичностью, это позволяет оптимизировать объем передаваемой информации. Кроме фонового опроса, диспетчер может в любой момент послать в контроллер экстренную команду или изменить уставку. Работа по обслуживанию системы выполняется без останова опроса контроллеров.
2.5.2. Интерфейс пользователя.
Функция отображения информации обеспечивает по запросу диспетчера вывод на экран дисплея оперативной информации о текущем состоянии технологического процесса и оборудования, представленных в виде мнемосхем, графиков, трендов и таблиц. Каждый кадр на экране состоит из двух частей. После запуска системы в верхней части экрана находится глобальный кадр цеха ППД, в нижней части экрана – набор кнопок и протокол, в который записываются пришедшие сообщения. При переходе их кадра в кадр на экране остается нижняя часть экрана – набор кнопок и протокол, но набор кнопок изменяется в зависимости от уровня доступа и текущего окна. Видеограммы и функции организованы по четкой и логической структуре, обеспечивая легкий и удобный доступ к информации. На дисплее информация о состоянии технологического процесса отображается в виде:
На видеограммах предусмотрена сигнализация нарушений регламентных, предупредительных и аварийных границ (рис. ). Сигнализация выхода параметров за регламентные и аварийные границы определяется:
2.5.3. Техническое и программное оснащение АРМ – Д
Автоматизированное рабочее место диспетчера (АРМ – Д) обеспечивается с помощью программного обеспечения SCADA пакета Factory Suite2000 и его компонентов In Touch и Suite Link и ОРС сервера MegaOPCDA. Для качественной и эффективной работы комплекса в цехе ППД установлены ПЭВМ с следующими техническими характеристиками:
На ПЭВМ устанавливаются следующие программные программы:
-- Service Pack 5 для NT 4.0.
-- Excel; -- Word; -- Access.
-- In Touch версии 7.1; -- Suite Link; -- OPC Link; -- OPC Brouser; -- Service Pack 1, 2, 3 для Factory Suite2000.
2.5.4. Уровни доступа
Для каждого уровня доступа свой пароль, позволяющий предпринимать те или иные действия. В данной системе различают три уровня доступа: Первый – уровень администратора. Пользователь может посылать команды управления, корректировать и посылать уставки, изменять пароль и уровни доступа всех пользователей. Второй – уровень для представителей ЦАП или обслуживающего персонала системы. Пользователь может корректировать и посылать уставки, посылать команды управления, но не может изменять пароль и уровни доступа всех пользователей. Третий – уровень диспетчера. Пользователь может посылать команды управления, но запрещает изменять служебные информации. Разрешен просмотр уставок, но запрещена их корректировка и отправка на ТК ТО.
III. Телемеханизация КНС
Телемеханика – это отрасль техники автоматического управления, занимающаяся управлением на расстоянии путем посылки специальных (кодированных) сигналов для управления и регулирования режимов, состояний и положений различных объектов Радиотелемеханика – это область телемеханики, использующая для передачи команд радиоканалы и радиолинии. Радиоканал – это полоса частот установленной ширины, отводимая для радиопередачи данного вида.
В качестве базового контроллера системы на КНС принят контроллер насосного агрегата «SMART I/O». Связь между АРМ - Д и контроллером КНС производится по радиоканалу с использованием радиостанции. Функции сетевого взаимодействия контроллер «SMART I/O» осуществляет через контроллер пакетной передачи «Мега», с которой он соединяется через стандартный СОМ – порт.
3.1. Назначение и функции контроллера «Мега» 3.1.1. Назначение Контроллер «МЕГА» предназначен для автоматизации и телемеханизации технологических объектов, к которым затруднена прокладка кабельных линий связи, а также для замены физически и морально устаревших систем промысловой телемеханики. Контроллер «Мега» обеспечивает дистанционный контроль состояния и выполняет функции управления технологическим оборудованием, устанавливается непосредственно на технологическом объекте. Контроллер можно использовать как элемент распределенной сети и как самостоятельное устройство ввода/вывода. Контроллер «Мега» зарегистрирован в Государственном реестре средств измерений под №19124-99 и допущен к применению в Российской Федерации.
Контроллер обеспечивает выполнение следующих общих функций:
Ретрансляторов при обмене данными между сетью контроллеров и центральным компьютером в диспетчерской.
3.2.1. Функциональные элементы контроллера.
Структурная схема контроллера «Мега» приведена на рисунке
10. Узел согласования с интерфейсом RS – 485; 11. Датчик температуры в корпусе; 12. Блок питания контроллера; 13. Корпус; 14. Индикаторы; 15. Разъемы.
3.3. Работа контроллера «Мега»
После включения контроллер принимает все пакеты по всем возможным каналам связи, подключенным к контроллеру. Каждый пакет анализируется, и если он адресован именно данному контроллеру и прошел по всему заданному маршруту, то контроллер анализирует команду, принимает данные и отправляет ответ по тому же маршруту, по которому пришел пакет. Если же контроллер находит свой идентификатор в ретрансляторах данного пакета, то он передает пакет дальше, причем пакет может быть передан по другому каналу связи. Такая гибкость в адресации и маршрутизации пакетов позволяет строить разнородные сети передачи данных, а именно такие сети и необходимы для системы управления объектами нефтедобычи.
IV. Технологическая схема кустовой насосной станции (КНС) (Рис. 7)
4.1. Описание технологической схемы КНС
Вода, предназначенная для закачки в пласт, с водозабора поступает на КНС. Вследствие этого давление на приеме насосного агрегата (НА) растет. Диспетчер, контролирующий параметры КНС, отправляет сигнал на включение НА через SCADA-систему. По сигналу сначала включаются маслонасосы и в течение 3-х минут качают масло в подшипники НА и электродвигателя (ЭД). После этого запускается ЭД и начинает вращать механизм насоса. НА начинает качать воду. Одновременно с этим автоматически постепенно открывается выкидная задвижка, и вода поступает сначала на блок-гребенку, а через нее распределяется по нагнетающим скважинам и закачивается в пласты месторождения.
4.2. Защита НА от выхода из строя
V. Приборы, находящиеся в эксплуатации на КНС НГДУ «Елховнефть»
Рис. 7. Технологическая схема кустовой насосной станции (КНС)
Похожие статьи:
|
|