Содержание к диссертации
Введение 4
Процессы добычи нефти как источник измерительной информации
Информационно-измерительные процессы в ШДУ
Дебит скважин - основной параметр контроля процессов добычи нефти 17
Информационная модель обработки множества измерительных сигналов 23
Выводы 25
Синтез ИИС ЩЩ 27
Требования к ИИС ЩЩ 2.7
Синтез ИИС ЩЩ
Выбор основных характеристик ИИС ПДН
Исследование тракта преобразования измерительных сигналов ИИС ПДН 33
Выводы 43
Погрешности ШЮ ЦДН 45
Источники погрешностей ИИС ОДН 45
Погрешность от изменения характеристик добываемой нефти
Погрешность дискретизации 56
Оценка информационной надежности преобразования измерительной информации в ИИС ПДН
Выводы 68
Повышение эффективности ШЮ ПДН 70
Информационные характеристики тракта преобразования измерительной информации в ИИС Ц2Щ 70
4.2. Помехоустойчивое кодирование в ИИС ЩЩ 71
4.3. Метрологические характеристики помехоустойчивого кодирования в ИИС ЩЩ 85
4.4. Анализ на ЭВМ вероятности искажения измерительных сигналов в ИИС ЩЩ 100
4.5. Пути и средства повышения точности и достоверности сообщений в ИИС ЩЩ 108 Выводы 114
5. Экспериментальные исследования и методика инженерного расчета ИИС ЦЦЦ 116
5.1. Экспериментальные исследования ИИС ЩЩ
5.2. Методика определения радиуса действия ИИС ЩЩ 125
5.3. Повышение экономической эффективности как результат внедрения ИШ ЩЩ \ЪВ
Выводы
Заключение
Литература \
Приложения І 57
Введение к работе
Решениями ХХУІ съезда КПСС, предусматривается дальнейшее совершенствование систем управления как отраслями народного хозяйства, так и отдельными предприятиями. На этом съезде Председатель Совета Министров СССР тов.Н.А.Тихонов отмечал: "Практика показала, что все еще не во всех отраслях в полной мере использованы возможности повышения эффективности производства за счет улучшения систем управления". От совершенства системы управления нефтегазодобывающим управлением (КЕДУ) зависят такие показатели, как повышение производительности труда, снижение себестоимости добычи нефти, увеличение коэффициента нефтеотдачи пластов, и, в конечном счете, увеличение добычи нефти. Для улучшения системы управления в КЕДУ проведен ряд мероприятий, которые предусматривают улучшение технологии сбора нефти и попутного газа, телемеханизацию и комплексную автоматизацию основных технологических установок и процессов. В последнее время наметилась тенденция к централизации системы управления НГДУ, созданы центральные инженерно-технологические службы (ЦШС), осуществляющие оперативное управление всеми основными подразделениями НГДУ. С этой же целью эффективно внедряются вычислительная техника, математическое и информационное обеспечение.
Особенностью НІДУ, отличающей его от других промышленных предприятий, является то, что оно занимает большие территории, на которых расположены технологические объекты. Для дистанционного контроля за их работой в цехах по добыче нефти и газа (ЦДНГ) у диспетчеров имеется широкая сеть телемеханической аппаратуры. С ее помощью созданы информационно-измерительные системы для процессов добычи нефти на первом уровне управления у диспетчеров (ИЖ ВДВ). Отсутствие ИИС БДН у дежурно -го по смене ВДТС отрицательно сказывается на эффективности системы оперативного управления. Разработке и созданию ИИС посвящено большое число работ советских ученых: Шастовой Г.А.,Ма-лова B.C., Пшеничникова A.M., Юргенсона Р.И., Куликовского Л.Ф., Ильина В.А. и целого ряда других. Следует отметить работы по созданию и внедрению ИИС в нефтяной промышленности Мелик-Шахна-зарова А.Н., Куликовского Л.Ф., Мамиконова А.Г., Алиева Т.Н.Семенова B.C., Грачева Ю.В. Приведенный список ученых, работающих над созданием технических средств ИИС, далеко не полный, его можно продолжить и далее, но до настоящего времени имеется ряд нерешенных проблем,от которых зависят технико-экономические показатели ИИС в целом. При создании ИИС ПДВ эти проблемы заключаются в следущем:
- результаты измерений дебитов нефти, получаемые диспетче -ром, необходимо передавать дежурному по смене ЦИТС, который на -ходится на значительных расстояниях от ЩЩГ. (В дальнейшем, для упрощения выражений, будем говорить диспетчер, подразумевая, что он находится в ЩЩГ, и дежурный по смене, который находится в ЩТС). Для передачи измерительной информации (ИИ) от диспетчера до дежурного по смене наиболее выгодно, с экономической точки зрения, использовать существующие телефонные каналы связи. Строительство индивидуальных линий связи, как это делается на магистральных нефте- и газотрубопроводах, требует значительных дополнительных капитальных вложений. Однако в существующих нефтепромысло -вых линиях связи постоянно присутствуют электрические помехи с повышенными уровнем и частотой их появления. В специально построенных каналах связи эти помехи так-же имеются, но вероятность их появления и уровень амплитуда помех значительно меньше. В обоих случаях необходимы такие технические средства для построения ИИС ЦТЩ у дежурного по смене, чтоб вероятность искажения резуль 6
татов измерения не превышала 10"° - 10 . Это обусловлено тем, что для обработки ИИ в ИИС ЦЦН все шире применяются ЭВМ;
- согласно основным положениям по созданию автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ Ш) в КЕДУ, ИИ должна транслироваться непосредственно из запоминающего устройства телемеханической системы (без предварительного ее вывода на промежуточный носитель) дежурному по смене.
К аппаратуре, используемой в ИИС ЩН у дежурного по смене, предъявляется ряд дополнительных требований: она должна быть проста в обслуживании, иметь высокую надежность и достоверность получаемых результатов измерения, небольшие габариты и вес, низкую стоимость, возможность работы по телефонным каналам связи и т.д. Этим требованиям не отвечает ни одна существующая аппаратура.
За рубежом, в США, Канаде и других капиталистических странах, эта задача нашла компромиссное решение. С одной стороны, там используют для связи высококачественные каналы связи, в которых шумы не превышают допустимых норм, а с другой - для защиты информации от возможных искажений используют специальную аппаратуру, ЭВМ и математические методы. У нас в стране имеются ИИС,при создании которых реализуются указанные решения. Примером могут служить ИИС, работающие на магистральных газо- и нефтетрубопро-водах, в энергетике и т.д. Все эти системы работают по специально выделенным, защищенным от помех каналам связи.
Создание ИИС ЦВД на основе технических средств, изготовляемых за рубежом,не всегда позволяет получить желаемые результаты. Примером может служить ИИС, созданная в НГДУ "Иркеннефть" объединения "Татнефть". В ней для сбора и обработки информации используют финские ЭВМ типа "Микки-З". Наличие помех в линиях связи приводит к снижению скорости передачи результатов измерения, причем отмечаются случаи приема искаженной информации. Частично искаженные сообщения определяются в ЭВМ, и они снова перезапрашиваются, а часть ошибочно принятых данных выявляется во время составления документации (отчетной или плановой). Кроме этого, в ЭВМ "Микки-З" ИИ вводится с помощью перфоленты, а это не удовлетворяет требованиям основных положений по созданию АСУ ТП ИЩУ. В результате эффективность этой системы снижается, происходит задержка во времени получения результатов измерения.
Работа, связанная с созданием простых и эффективных ИЙС ЦЩ, использующих каналы связи с высоким уровнем шумов, является весьма актуальной и своевременной.
Начиная с 1957 г., в институте "Іипровостокнефть" автор при -нимал непосредственное участие в выполнении научно-исследовательских тем, предусматривающих разработку телемеханических систем, на базе которых создавались ИИС на нефтяных месторождениях. Эти работы были связаны с созданием узлов и блоков телемеханических систем, выполняющих функции преобразования ИИ на диспетчерском пульте. Наиболее широкое распространение на нефтяных месторождениях Куйбышевской области нашли телемеханические системы типа УСУ-2 и ТСЧ і»2,з] , которые до настоящего времени находятся в эксплуатации в ряде НЦЦУ. При их разработке автором большое внимание уделялось исследованиям генераторов, электрических фильтров jj4j , аппаратуре, принимающей и обрабатывающей телеизмерительную информацию [j5,6j .
С 1969 по 1976яг. параллельно научным исследованиям по созданию автоматизированных систем управления нефтедобывающими предприятиями (АСУ ЦДД) [7,8,9,10,11,12,13,14,15 велись работы, связанные с выполнением технических и рабочих проектов, предусматривающих обеспечение техническими средствами предприятий,на основе которых создавались и внедрялись АСУ НДП.
Изучение условий создания ИЖ ПДН у дежурного по смене показало, что основным затруднением при ее реализации является отсутствие необходимом надежной аппаратуры для сбора результатов измерения.
Поэтому автор сосредоточил основное внимание на ее создании. Разработке ИИС ЩЩ предшествовал период исследования каналов связи, по которым должна передаваться информация Гіб, 17,18, I9J. Были проведены работы по определению объемов передаваемой ин -формации на различных участках НГДУ (_7J , по исследованию существующих способов передачи информации в ИЩУ [_6, I9J , по разработке методов повышения достоверности сообщений на различных участках передачи и различными техническими средствами [18, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26J . В результате выполнения автором научно-исследовательских тем, посвященных созданию ИИС ЦЦН, были решены теоретические вопросы, позволяющие повысить достоверность получения результатов измерения [ 20, 25, 27 J , выпущены рабочие чертежи и изготовлена аппаратура ИИС ГЦЩ.
В декабре 1978 г. эта аппаратура внедрена и на ее основе создана ИИС ПДН у дежурного по смене в НЕДУ" "Первомайнефть".
Диссертационная работа выполнялась в соответствии с планом научно-исследовательских работ по созданию и внедрению нестандартных информационно-измерительных устройств для процессов добычи нефти.
Исходя из вышеизложенного, основной целью исследования в диссертационной работе является решение следующих задач:
1. Анализ информационной модели обработки измерительной информации и синтез: структуры ИЖ ПДН.
2. Анализ метрологических характеристик ИЖ ПДН. 3. Разработка способов уменьшения результирующей погрешности ИИС ЩЩ и повышения достоверности результатов измерения.
4. Создание и внедрение аппаратуры ИИС ЕЩН.
5. Разработка методики определения радиуса действия ИИС ЦДЛ.
6. Экспериментальные исследования опытно-промышленного образца ИШ ЦДЕ.
В соответствии с этими задачами на зашиту выносятся следующие основные положения:
1. Сравнительный анализ проектных решений по выбору структуры ИИС ЦЦН целесообразно выполнять с учетом технико-экономических показателей, учитывающих точностные и надежностные ха -рактеристики, быстродействие системы и достоверность получения результатов измерения.
2. Дальнейшее повышение точностных характеристик ИИС ІЩН необходимо достигать путем применения массового метода измерения дебита нефтяных скважин.
Для построения ИИС БДН целесообразно пользоваться предложенным выражением для определения погрешности измерения дебита нефтяных скважин от изменения температуры и давления контролируемого потока.
3. Для повышения достоверности и скорости передачи результатов измерения в ИИС ГЦЩ целесообразно использовать четверичные коды, имеющие вероятностные связи между соседними разрядами.
4. Для действенного контроля за ходом технологического процесса добычи нефти целесообразно использовать модель описывающую статистические зависимости точности и достоверности получения результатов измерения, количества работающих скважин и о состояния технологического оборудования.
5. Определение радиуса действия ИШ ІЦЩ необходимо производить с учетом как затухания, вносимого каналами связи ИИС, так и величины имеющихся в них помех.
Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов, выводов, заключения, приложения и списка используемой литературы из 94 наименований.
