Исследование и разработка системы контроля энергоэффективности нефтепромысловых объектов

В настоящей работе приведены решения по проектированию системы контроля энергоэффективности кустов скважин: разработке автоматизированной системы управления технологическим процессом добычи нефти при помощи УЭЦН, выбору параметров, характеризующих энергоэффективность процесса добычи нефти с УЭЦН, их расчету и визуализации на разработанных экранных формах.
Разработанная система позволяет обеспечивать контроль и анализ энергоэффективности механизированного фонда скважин, оснащенных УЭЦН. Внедрение такой системы на предприятии позволит сократить энергозатраты на технологический процесс добычи нефти и повысить срок эксплуатации насосного оборудования.

Введение ………………………………………………………………………………………………….. 13
1 Техническое задание ……………………………………………………………………….. 14
1.1 Требования к системе контроля энергоэффективности …………………….. 14
1.1.1 Требования к системе в целом ………………………………………………………. 14
1.1.2 Требования к режимам функционирования системы ……………………… 15
1.1.3 Требования к способам и средствам связи для информационного
обмена …………………………………………………………………………………………………….. 16
1.1.4 Требования по сохранности информации при авариях …………………… 16
1.1.5 Требования по возможностям развития и модернизации системы ….. 17
1.2 Требования АСУ ТП кустовой площадки …………………………………………. 18
1.2.1 Цели создания системы …………………………………………………………………. 18
1.2.2 Функции системы …………………………………………………………………………. 19
1.2.3 Состав кустовой площадки ……………………………………………………………. 20
1.2.4 Автоматизируемые функции технологического процесса………………. 21
1.2.5 Требования к обеспечению информационной безопасности…………… 22
2 Основная часть ………………………………………………………………………………… 24
2.1 Системы энергетического менеджмента …………………………………………… 24
2.2 Энергоэффективность нефтегазодобывающих компаний …………………. 27
2.3 Система контроля энергоэффективности ………………………………………….. 28
2.4 Структура системы контроля энергоэффективности …………………………. 29
2.5 Функции подсистем СКЭ …………………………………………………………………. 31
2.5.1 Подсистема сбора …………………………………………………………………………. 31
2.5.2 Подсистема обработки и хранения ………………………………………………… 32
2.5.3 Подсистема прикладных задач ………………………………………………………. 34
2.5.4 Подсистема отображения информации ………………………………………….. 34
2.6 Системы-источники данных …………………………………………………………….. 35
2.7 Разработка АСУ ТП механизированной добычи нефти …………………….. 35
2.7.1 Описание технологического процесса …………………………………………… 35
2.7.2 Выбор архитектуры АС ………………………………………………………………… 37
2.7.3 Разработка структурной схемы АСУ ТП ……………………………………….. 39
2.7.4 Объем автоматизации добывающей скважины с ЭЦН……………………. 40
2.7.5 Функциональные схемы автоматизации ………………………………………… 42
2.7.6 Информационное обеспечение АСУ ТП ………………………………………… 43
2.7.7 Кодирование технологических параметров ……………………………………. 44
2.7.8 Алгоритмы регулирования, технологических защит и блокировок … 44
2.7.9 Обеспечение информационной безопасности ………………………………… 45
2.8 Расчетные данные СКЭ ……………………………………………………………………. 47
2.9 Расчет показателей энергоэффективности ………………………………………… 51
2.9.1 Расчет энергоэффективности УЭЦН ……………………………………………… 53
2.9.2 Алгоритм сигнала «Откачка» и «Накопление» ………………………………. 57
2.10 Дизайн экранных форм …………………………………………………………………. 58
3 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение
………………………………………………………………………………………………………… 65
3.1 Потенциальные потребители результатов исследования …………………… 66
3.1.1 Анализ конкурентных технических решений ………………………………… 66
3.2 Планирование управления научно-техническим проектом ……………….. 68
3.2.1 Иерархическая структура работ проекта ……………………………………….. 68
3.2.2 Контрольные события проекта………………………………………………………. 69
3.2.3 План проекта ………………………………………………………………………………… 70
3.3 Бюджет научного исследования ……………………………………………………….. 72
3.3.1 Расчёт материальных затрат ………………………………………………………….. 73
3.3.2 Основная заработная плата исполнителей темы …………………………….. 74
3.3.3 Дополнительная заработная плата исполнителей темы ………………….. 76
3.3.4 Отчисления во внебюджетные фонды …………………………………………… 77
3.3.5 Накладные расходы ………………………………………………………………………. 77
3.3.6 Формирование бюджета затрат исследовательского проекта …………. 78
3.4 Организационная структура проекта ………………………………………………… 78
3.5 Матрица ответственности ………………………………………………………………… 79
3.6 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой,
бюджетной, социальной и экономической эффективности исследования ….. 81
4 Социальная ответственность ……………………………………………………………. 87
4.1 Анализ угроз ……………………………………………………………………………………. 87
4.2 Меры повышения надежности системы ……………………………………………. 88
4.3 Обеспечение информационной безопасности системы ……………………… 91
Заключение ……………………………………………………………………………………………… 95
Список использованных источников ………………………………………………………… 96
Приложение А …………………………………………………………………………………………. 99
Приложение Б ………………………………………………………………………………………… 116
Приложение В………………………………………………………………………………………… 117
Приложение Г ………………………………………………………………………………………… 118
Приложение Д………………………………………………………………………………………… 119
Приложение Е ………………………………………………………………………………………… 120

В результате выполнения выпускной квалификационной работы была
разработана система контроля энергоэффективности для механизированного
фонда скважин, оснащенных УЭЦН. Для этого была разработана
автоматизированная система управления технологическими процессами
кустовых площадок, выбран достаточный для реализации функций системы
контроля энергоэффективности объем автоматизации УЭЦН, выбраны
параметры энергоэффективности и разработаны алгоритмы для их
вычисления, разработаны экранные формы для визуализации показаний
измерений с полевого уровня и расчетных данных системы.
Также было выполнено технико-экономическое обоснование проекта,
рассмотрены вопросы обеспечения безопасности труда и производственной
санитарии и вопросы повышения надежности разработанной системы на
диспетчерском уровне управления АС.
Таким образом, разработанная автоматизированная система позволяет
обеспечить контроль и анализ энергоэффективности механизированного
фонда скважин, оснащенных УЭЦН. Внедрение такой системы в предприятии
позволит сократить энергозатраты на процесс добычи нефти и выявить
наиболее перспективные с точки зрения потенциала добычи нефти и
энергоэффективности производственные объекты.