Автоматизация технологического процесса дожимной насосной станции

ВВЕДЕНИЕ 3
1. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ СБОРА И ПОДГОТОВКИ НЕФТИ И ГАЗА К ТРАНСПОРТИРОВКЕ 5
1.1 Системы сбора нефти и газа 5
1.2 Оборудование для подготовки продукции к транспортировке 11
1.3 Назначение автоматизированной системы управления технологическим процессом (АСУ ТП) и предъявляемые к ней требования 32
2. ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОЕКТА 37
2.1 Характеристика объекта автоматизации и структура автоматизированной системы (АС) 37
2.2 Функциональная схема автоматизации 40
2.3 Подбор датчиков 41
3. РАЗРАБОТКА ИНФОРМАЦИОННОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ 56
3.1 Разработка алгоритмов управления 58
3.2 Математическое моделирование системы 59
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 63
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 66
ПРИЛОЖЕНИЕ А 69
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 70
ПРИЛОЖЕНИЕ В 71
ПРИЛОЖЕНИЕ Г 72

Весь текст будет доступен после покупки

В условиях растущих требований к надёжности, энергоэффективности и безопасности нефтегазодобывающего производства автоматизация технологических процессов становится не просто вспомогательным, а ключевым элементом современной инфраструктуры. Дожимные насосные станции (ДНС) играют важную роль в системе транспортировки нефти, обеспечивая поддержание необходимого давления на участках магистральных трубопроводов с пониженной пропускной способностью или при увеличении расстояния транспортировки. Эффективная работа таких станций напрямую влияет на стабильность всей системы сбора и транспорта углеводородов. В связи с этим повышение уровня автоматизации ДНС является актуальной инженерной задачей, направленной на минимизацию ручного вмешательства, предотвращение аварийных ситуаций и оптимизацию режимов работы оборудования.
Целью данной выпускной квалификационной работы является разработка проекта автоматизации технологического процесса дожимной насосной станции на основе современных принципов построения автоматизированных систем управления.
Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:
– изучить состав и назначение основного и вспомогательного оборудования, применяемого при сборе и подготовке нефти и газа;
– определить функциональные требования к автоматизированной системе управления технологическим процессом (АСУ ТП);
– разработать техническое обеспечение проекта, включая структуру АСУ ТП, функциональную схему автоматизации и подбор измерительных приборов;
– сформировать информационную основу системы: разработать алгоритмы управления, логику запуска и остановки оборудования, а также выполнить математическое моделирование ключевых процессов.
Объектом исследования выступает технологический процесс дожимной насосной станции, а субъектом – система автоматизированного управления этим процессом.

Весь текст будет доступен после покупки

1. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ СБОРА И ПОДГОТОВКИ НЕФТИ И ГАЗА К ТРАНСПОРТИРОВКЕ
1.1 Системы сбора нефти и газа
Самотёчная (двухтрубная) система сбора скважинной продукции была характерна для старых нефтяных месторождений. На новых объектах разработки такая система сегодня не проектируется, однако в отдельных районах продолжает эксплуатироваться благодаря сохранению работоспособности основного парка оборудования, обеспечивающего её функционирование.
Особенностью данной системы является раздельный транспорт нефти и газа. Измерение продукции скважин, подключённых к ней, осуществляется либо с использованием индивидуальных замерно-сепарационных установок (ИЗУ), либо посредством групповых замерно-сепарационных установок (ГЗУ).
Схема самотёчной системы (рисунок 1) включает выкидные линии, соединяющие устья скважин 1 – эксплуатируемых фонтанным или насосным способом – с распределительной батареей, откуда продукция направляется на ГЗУ 10.

Рисунок 1 – Схема самотечной двухтрубной системы сбора продукции скважин
I – с применением индивидуальных замерно-сепарационных установок; II – с применением групповых замерно-сепарационных установок; 1 – скважины; 2 – индивидуальные замерные установки ИЗУ; 3 – газопроводы; 4 – выкидные самотечные линии; 5 – сборный газопровод; 6 – участковый негерметизированный резервуар; 7 – сырьевой насос; 8 – сборный коллектор; 9 – сырьевой резервуар; 10 – групповая замерная установка
Продукция скважин может также направляться на индивидуальные замерно-сепарационные установки (ИЗУ) 2. В составе как ГЗУ, так и ИЗУ осуществляется разделение пластовой жидкости и газа. От сепарационных установок отделённая жидкость по трубопроводам 4 транспортируется на сборные пункты, оснащённые резервуарным парком 6. Резервуары 6 выполнены без герметизации. Из них нефть и вода при помощи центробежных насосов 7 перекачиваются по трубопроводу на установку подготовки нефти (УПН), а далее – на газоперерабатывающий завод (ГПЗ).
Газ, выделенный из жидкости в ГЗУ или ИЗУ, по отдельному газопроводу 5 подаётся непосредственно на ГПЗ.

Весь текст будет доступен после покупки

1. ГОСТ Р 58468-2019. Системы автоматизированные управления технологическими процессами в нефтегазовой отрасли. Общие требования. – Введ. 2021-07-01. – М.: Стандартинформ, 2021. – 24 с.
2. ГОСТ 34.401-2022. Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Автоматизированные системы управления технологическими процессами. Требования к построению. – М.: Стандартинформ, 2022. – 38 с.
3. Брагин В.А., Сидоров Д.Н. Современные подходы к автоматизации дожимных насосных станций в условиях цифровизации нефтегазовой отрасли // Нефтепромысловое дело. – 2023. – № 4. – С. 45–53. – DOI: 10.33623/0205-6990-2023-4-45-53
4. Козлов А.В., Петров С.С. Применение промышленных контроллеров в системах управления насосными агрегатами нефтепромыслов // Автоматизация и современные технологии. – 2022. – № 8. – С. 22–29.
5. Матвеев А.Н., Титов О.В. Радарные и волноводные методы измерения уровня в резервуарах нефтепродуктов: сравнительный анализ и практика внедрения // Измерительная техника. – 2021. – № 11. – С. 18–25. – DOI: 10.36009/0368-1025.2021.11.18
6. Сафаров Р.Р., Хайруллин Ф.М. Оптимизация энергопотребления насосных станций систем сбора нефти с применением частотно-регулируемого привода // Нефтяное хозяйство. – 2024. – № 2. – С. 78–84.
7. Технический регламент ТР ТС 012/2011 «О безопасности оборудования для работы во взрывоопасных средах» (ред. от 15.03.2023). – М.: Техносфера, 2023. – 64 с.
8. Федоров А.А., Кузнецов И.П. Цифровые двойники технологических объектов нефтегазовой отрасли: методология построения и практическое применение // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Серия «Машиностроение». – 2023. – № 5. – С. 112–125. – DOI: 10.18698/0236-3941-2023-5-112-125

Весь текст будет доступен после покупки