Автоматизация насосного оборудования нефтяных месторождений

Важно отметить два ключевых аспекта записи предыстории по точке: во-первых, запись производится с использованием полосы нечувствительности (а не по фиксированным временным интервалам), и, во-вторых, полоса нечувствительности задается в абсолютных инженерных единицах, а не в процентах. Поскольку данные по предыстории сохраняются в ежедневных файлах, поддержание и дублирование данных осуществляется в виде обычных файловых операций. Весьма развитыми в Sitex являются средства отображения трендов, которые обеспечивают работу с трендами по именам, разрешая доступ к точкам БД на любом сервере. В каждом тренде может отображаться до шести параметров, выполняться панорамирование по времени, вырезание участков тренда с увеличением и сжатием по осям, считывание точных значений с помощью курсора, отображение данных предыстории и данных в реальном времени. Кроме того, есть возможность делать сравнительный тренд, который обеспечивает сопоставление данных предыстории и данных реального времени. В Sitex для повышения живучести и непрерывности работы системы реализован механизм активного резервирования (вместо обычного для других систем механизма “горячего” резервирования).

Оценив все преимущества и недостатки перечисленных SCADA-пакетов, для разработки человеко-машинного интерфейса был выбран пакет RSView32, как наиболее доступный и предоставляющий самые современные и проверенные на сегодняшний день решения в области программного обеспечения для сфер деятельности предприятий от цехов до верхнего уровня и за его пределами посредством сети Internet.

Разработанный с помощью данного пакета интерфейс представляет из себя следующее (приложение К).

При запуске программы интерфейса оператора открывается окно с предложением ввести имя пользователя и пароль (приложение Л).

Программа состоит из 11 окон:

главное окно программы;

окно первой очереди;

окно второй очереди;

окно аварий;

окно трендов;

окно исторических трендов;

окно насосов;

окно УУГ;

окно УУВ;

окно УУН;

окно РВС.

При правильном вводе пароля и имени пользователя, открывается окно с изображением главного экрана. На главном экране показан весь объект автоматизации полностью. На этом окне отображены аварии, изменение параметров, измеряемых приборами. Внизу каждого окна имеется меню навигации, при помощи которого можно осуществлять переход между экранами. Также такая возможность реализована посредством «горячих» клавиш.

На каждом окне отображаются измеряемые параметры и происходящие аварии. На окне трендов имеется возможность отслеживания изменения значений параметров в графическом виде. Есть возможность прокрутки изображения по осям, изменения масштаба данных.

На окне аварий фиксируются все происходящие на объекте аварии. Ведется подсчёт общего количества произошедших аварий, также можно выставлять приоритет, с которым аварии будут отображаться.

Мнемосхемы узлов учета газа, нефти и воды представлены отдельными окнами, вызываемыми нажатием на соответствующие кнопки меню навигации, «горячие» клавиши или при наведении указателя манипулятора на объекты на окне главного экрана.

Также есть всплывающее окно событий, появляющееся, при возникновении аварии, к которой привязано это окно (задается разработчиком).

На окне первой и второй очереди изображены сепараторы первой и второй ступени сепарации, отстойники горизонтальные и газосепараторы. Управление клапанами предусмотрено как автоматическое, так и ручное, для изменения способа задания процента открытия имеется специальная кнопка, расположенная рядом с изображением механизма.

Для выхода из системы можно нажать кнопку в меню навигации, либо воспользоваться сочетанием клавиш Ctrl+End.

Выбор протокола обмена информацией между контроллером и верхним уровнем АСУ ТП

Для связи контроллера с АРМ оператора используется сетевой протокол Ethernet. Терминалы Ethernet могут взаимодействовать с одним или несколькими контроллерами SLC 500 или MicroLogix через сеть Allen-Bradley [6]. Ethernet хорошо подходит для таких применений, когда локальные средства коммуникации должны обрабатывать интенсивный трафик при высоких пиковых скоростях передачи данных. Ethernet является вещательной ЛВС. Это означает, что все станции видят все кадры, независимо от того, предназначены эти кадры для них или нет. Каждая станция должна исследовать принятые кадры, чтобы определить, направлены они к ней или нет. Если к ней, то кадр передается на протокол более высокого уровня для соответствующей обработки.

 

4 Безопасность и эксплуатация объекта

 

В процессе автоматизации ДНС можно выделить несколько вопросов, которые являются важными с точки зрения экологичности разрабатываемого проекта. К таким вопросам можно отнести: обеспечение безопасности работников предприятия, оценку экологичности проекта, с точки зрения возможного воздействия на окружающую среду, прогнозирование возникновения возможных чрезвычайных ситуаций и способы их предотвращения.

Охрана окружающей среды является одной из приоритетных задач социального спектра, решаемых в рамках функционирования предприятия. В последние годы борьба с загрязнением окружающей среды превратилась в одну из острых проблем. Значительное место при её решении уделяется предотвращению и ликвидации последствий загрязнения окружающей среды.

Основные усилия предприятия сосредоточены на выполнении комплекса мероприятий по предотвращению аварий на трубопроводах.

 

 

4.1 Обеспечение безопасности работников ДНС

 

Наиболее опасными и вредными факторами производства на ДНС, влияющих на работающих являются:

взрыво- и пожароопасность;

газоопасность;

токсичность нефтяных паров и газов;

электроопасность;

термические и химические ожоги.

Наличие на установке попутного газа и нефти с низкой температурой вспышки и высокой упругостью паров, деэмульгатора и ингибитора коррозии обуславливает ее повышенную взрывную и пожарную опасность и относится к категории пожаро-взрывоопасных производств.

Все основные и побочные продукты производства относятся к горючим газам и легковоспламеняющимся жидкостям.

С санитарно-гигиенической стороны находящиеся на площадке углеводороды, ингибитор коррозии и раствор деэмульгатора в метаноле имеют характерный специфический запах и характеризуются наркотическим и раздражающим действием на организм человека, вызывают изменение сосудистой и центральной нервной системы.

Опасность также представляют колодцы подземных коммуникаций, где возможно скопление тяжелых углеводородов.

Кроме перечисленных выше опасностей возможно нанесение травм обслуживающему персоналу вращающимися частями механизмов, падающими предметами, поражение электрическим током и т.д.

Чтобы предотвратить аварийную ситуацию, на установке предусмотрена световая и звуковая сигнализация. Эксплуатация оборудования и трубопроводов с утечками газов, паров и жидких продуктов не разрешается. Все утечки должны быть устранены. Если, кроме неисправного аппарата, имеется исправный, то процесс переключают на него и устраняют утечки на отключенном аппарате. Устранять утечки на действующих трубопроводах и оборудовании запрещается.

Насосное оборудование, полы и лотки необходимо содержать в чистоте. Трубопроводы должны быть окрашены в различные цвета в зависимости от транспортируемых продуктов, следует указать стрелкой направление движения продукта. Минимальный запас смазочного материала нужно хранить в металлической таре, закрытой крышкой.

В насосных станциях не разрешается загромождать проходы материалами, оборудованием и др.

Ремонт насоса во время работы категорически запрещен.

Во избежание распространения пожара в сети промливневой канализации во время возгорания нефтепродуктов или пожара на производственной площадке, на канализационных сетях промстоков и производственно-ливневых стоках устанавливаются гидрозатворы. Характеристика пожароопасности и токсичности сырья и применяемых реагентов приведена в таблице 5.1. Классификация взрывоопасных наружных установок и характеристика взрывоопасных смесей приведена в таблице 5.2.

Основными токсичными веществами на ДНС являются продукты 4 класса опасности. Характеристика, которых приведена в таблице 5.1.

Для обеспечения безопасности работы на ДНС созданы нормальные санитарно-гигиенические условия на рабочих местах в соответствии с санитарно-техническими паспортами и документами по аттестации рабочих мест. Лица, допускаемые к производству работ, должны быть проинструктированы и обучены безопасным приемам работы, сдать экзамены и иметь при себе соответствующее удостоверение. При введении новых технологических процессов и методов труда, видов оборудования и механизмов, а также правил и инструкций, должен проводиться дополнительный инструктаж.

 

 

4.2 Пожаробезопасность

 

Во всех производственных помещениях ДНС существует вероятность возникновения пожароопасной ситуации.

Технологическая площадка ДНС тушится с помощью пожарных гидрантов, установленных на противопожарном кольце. Необходимый запас пожарных рукавов, пожарных колонок хранится в складе хранения пожарного инвентаря, расположенном на территории ДНС. Запас пенообразователя согласно утвержденным нормам хранится в резервуаре хранения пенообразователя V=8м3. Тушение аварийного РВС предусмотрено с помощью пожарной водонасосной. Расход воды на наружное пожаротушение определен из расчета тушения и охлаждения аварийного резервуара РВС-5000 и составляет 60 л/с. При окружности резервуара 60 метров расход воды составляет – 993 м3. Необходимый запас воды для приготовления раствора пенообразователя на 45 минут тушения – 60 м3.

 

 

4.3 Экологичность проекта

 

На месторождении могут возникнуть различные чрезвычайные ситуации (ЧС). Путем экспертных оценок на месторождении, учитывая климатические условия можно спрогнозировать виды ЧС:

природного характера:

лесные и торфяные пожары;

сильные морозы (ниже – 40 оС);

метели и снежные заносы.

техногенного характера:

пожары;

отключение электроэнергии;

взрывы и многое другое.

Специфической особенностью большинства объектов нефтегазовой промышленности является наличие значительного объема нефти и газа, что обуславливает возникновение аварий, пожаров, взрывов, затоплений, опасного поражения местности и атмосферы сильнодействующими ядовитыми веществами.

Наибольшую опасность при ведении спасательных и неотложных аварийно-восстановительных работ (СНАВР) на объектах нефтегазовой промышленности представляют пожары, возникающие при разрушении технологических емкостей, аппаратов, трубопроводов и оборудования, вследствие коррозии, сильная загазованность, грозящая отравлениями и взрывами, задымленностью и затопленностью нефтью или нефтепродуктами территории.

Для предотвращения аварий, связанных с разрушением трубопровода вследствие воздействия на него коррозии с 1995 года на предприятии широко внедрена антикоррозийная обработка нефтесборных внутрипромысловых сетей, что позволяет сократить количество аварий, а также приостановить прирост площадей земель, загрязненных нефтью. Контроль за коррозийным состоянием системы нефтегазосбора позволяет своевременно определять коррозийную агрессивность транспортируемой по трубопроводам среды.

Объекты нефтедобычи и вспомогательного производства предприятия размещаются на четырнадцати промплощадках. Промышленные площадки рассредоточены по территории месторождения, значительно удалены друг от друга и не подвержены взаимному влиянию. Большинство из промышленных баз окружено лесными массивами и не граничит с жилыми районами [1].

Ближайший населенный пункт от технологических объектов предприятия, находится в 500 м от промышленной площадки №4, что не противоречит СанПиН 2.2.1/2.1.1.1031-01 [21].

Спасательные работы на загазованных и задымленных участках в первую очередь направлены на эвакуацию из опасных районов в безопасные места всего незащищенного населения и только затем укрываемых, находящихся в герметичных защитных сооружениях, обеспечивающих регенерацию внутреннего воздуха.

К характерным видам СНАВР на объектах нефтегазовой промышленности относятся также:

сбор и тушение растекающейся горячей нефти и нефтепродуктов или их отвод в безопасные места;

охлаждение горящих и соседних емкостей, аппаратов и другого оборудования;

создание дополнительных ограждающих валов;

перекачку нефти и нефтепродуктов из горящих, разрушенных или поврежденных аппаратов в свободные или специальные аварийные;

снижение давления в аппаратах, работающих под давлением, или наоборот повышают до атмосферного в вакуумных аппаратах;

отключение аварийных участков и т.д.

Основные мероприятия по охране окружающей среды включают в себя:

полную герметизацию технологического оборудования;

сбор и максимальное использование попутного нефтяного газа;

полную утилизацию сточных вод;

100% контроль сварных швов  соединений трубопроводов;

защиту оборудования и трубопроводов от внутренней и наружной коррозии;

автоматическое регулирование уровней и давления в аппаратах;

аварийную сигнализацию предельных значений регулируемых параметров.

В случае нарушения технологического режима, связанного с авариями, в целях охраны окружающей среды предусматриваются следующие мероприятия:

локализация аварийных разливов нефти;

ограждение резервуаров бетонной стеной из дорожных плит, высотой 2 м;

разделение бетонной ограждающей стеной резервуаров подготовки пластовой воды и аварийного резервуара;