Точная механика. Автоматика. Приборостроение

Измерительные сигналы систем телесигнализации формируются в случае превышения контролируемым параметром порогового уровня, поэтому их амплитуды можно рассматривать как выбросы случайных процессов. Предложены формулы для вероятностей использования разрядов двоичного кода при оцифровке измерительных сигналов с экспоненциальной плотностью распределения амплитуд. Разработана модель оценки помехоустойчивости поэлементного приема оцифрованных сообщений укороченной длительности, зависящей от амплитуды измерительных сигналов. Исследованы зависимости дисперсии канальной ошибки от разрядности двоичного кода. Для каналов связи с различными помехами определены оптимальные значения разрядности кодов. Эти коды обеспечивают минимальные суммарные значения канальной ошибки и ошибки квантования при оцифровке и передаче сообщений укороченной длительности.

Система обнаружения утечек (СОУ) представляет собой некоторый программно-аппаратный автоматизированный комплекс, и всегда перед пользователем трубопроводной системы возникает задача выбора на соответствующем рынке наиболее эффективной и адекватной условиям эксплуатации СОУ. В статье проводятся анализ существующих СОУ на основе многокритериальной оценки их качества и решение задачи выбора наиболее эффективной СОУ на примере нефтепроводной системы Таладас-Тартус (Сирия). На первом этапе выбора эксперты Сирийской компании оценивают каждый из представленных методов по каждому критерию применительно к условиям работы трубопровода Таладас-Тартус. Далее методом Борда выполняются многокритериальное ранжирование и выбор наилучшего метода СОУ.

В работе описывается возможность изменения нагрузки на долото в зависимости от числа оборотов вала турбобура. Устройство предполагает возможность исключения аварийных режимов, связанных с чрезмерным повышением или понижением оборотов турбобура.

Так как нефтяные месторождения Татарстана находятся на завершающей стадии разработки, актуальным вопросом является вовлечение в эксплуатацию запасов высоковязкой нефти. Для рациональной разработки этих месторождений необходимо учитывать добытую продукцию. При этом столкнулись с рядом проблем: высокой вязкостью и температурой продукта, непостоянством его физико-химических свойств. Для решения этих проблем был разработан и внедрен измерительный комплекс для учета высоковязкой нефти. Данный комплекс успешно применяется, им оснащены более 20 нефтедобывающих скважин.

Приводятся анализ и перспективы развития мультисервисных и конвергентных сетей связи в ОАО "Газпром".

В статье рассмотрен онтологический подход как средство представления знаний в системах интеллектуальной поддержки оператора для сложных и экологически опасных объектов на примере средств трубопроводного транспорта. Описано развитие методов семиотического моделирования и онтологий в части построения концептуальной модели и концептуальной схемы предметной области управления трубопроводными системами. В качестве подхода к разработке систем интеллектуальной поддержки принятия решений рассмотрен аппарат многоагентных систем. Приведены описания архитектуры для систем интеллектуальной поддержки принятия решений семиотического типа с онтологиями.

В результате проведенных исследований показана актуальность разработки нового класса мониторинговых систем, для которых разработана структура и сформулированы требования. Для формирования оценок показателей надежности использовалось распределение Вейбулла – Гнеденко и получены зависимости, рекомендуемые для проведения инженерных расчетов на основе использования статистики об отказах.

В статье рассматривается новое уравнение для исходного коэффициента истечения стандартной диафрагмы. Новое уравнение отличается от предыдущих тем, что не зависит от числа Рейнольдса, которое заменяется значением перепада давления на сужающем устройстве. Дается сравнительный анализ нового уравнения с существующим уравнением для коэффициента истечения Ридер- Харриса/Галлахера, которое утверждено нормативными документами. В результате сравнительного анализа было выявлено, что относительная разница между сравниваемыми коэффициентами истечения достигает 6, 3 %, что говорит о недопустимо большой погрешности измерения расхода и количества газа при существующем коэффициенте истечения.

В статье описываются концепции и принципы создания имитационного приложения для анализа системы сервисного обслуживания нефтегазовой компании. За основу взяты усовершенствованная автором традиционная методология проведения имитационных исследований, опыт моделирования системы сервисного обслуживания средств вычислительной техники в ОАО "Татнефть" и результаты применения методологии для разработки имитационных приложений в различных областях экономики.

Дано описание интеллектуальной станции управления со скважинным штанговым насосом (СШН) для реализации способа нестационарного отбора жидкости при эксплуатации нефтяной залежи. Рассмотрены принципы действия и его преимущество. Кроме того, предложено техническое решение по непрерывному определению обводненности продукции скважины.

Во всех типах расходомеров дополнительная погрешность, возникающая при их длительной эксплуатации, вызвана, в основном, отложениями на внутренних стенках проточной части преобразователя расхода. Если не предпринимать мер по удалению отложений, дополнительная погрешность измерения расхода может превысить основную в разы. Степень изменения погрешности во многом зависит от используемого в данном расходомере физического эффекта, обеспечивающего процесс измерения. Для получения максимально достоверной и полной информации о качестве работы расходомеров "Рапира-ПВ" были организованы дополнительные испытания указанных приборов на месторождениях ОАО "Татнефть" с различными физико-химическими свойствами жидкости. Разработан новый ультразвуковой расходомер–счетчик жидкости "Резонанс" с улучшенными эксплуатационными характеристиками.

Скважины битумных месторождений эксплуатируются при температурах потоков жидкости, достигающих 100 [градусов] С. Авторами осуществлена доработка конструкции первичного измерительного преобразователя (датчика) влагомера сырой нефти ВСН-ПИК. В статье представлены результаты его эксплуатации на месторождении битумной нефти.

В статье приведены основные результаты исследований бесконтактных струйных датчиков мутности со сниженной дополнительной погрешностью, вызванной отклонениями струи. В конструкцию датчика входит многоэлементный кольцевой фотодетектор, карданный подвес и система термостатирования, что позволяет эксплуатировать его круглогодично в полевых условиях при отсутствии ровной опоры для установки.

В статье приведены описание конструкции уровнемера У1500, принцип его действия и область применения. Представлены фотографии линейки приборов, начиная с модели 1994 года и по настоящее время.

В статье описывается современное состояние процессов контроля качества продуктов в нефтегазовом комплексе России. Рассматривается вопрос повышения качества лабораторных испытаний за счет автоматизации деятельности служб лабораторного контроля.

В статье рассмотрены существующие подходы к процедурам человеко-машинного управления и организации интеллектуального интерфейса в системах поддержки оператора сложных и экологически опасных объектов. Изложены результаты анализа существующих функциональных методов оперативного человеко-машинного управления, основанных на навыках, правилах и знаниях. Приведены описания процедур функционального человеко-машинного управления. Описаны процедуры типа: "реакция на сигнал", "реакция на отказ", "событийно-ориентированное управление", "симптомно-ориентированное управление". Описаны архитектура системы интеллектуальной информационной поддержки оператора и пример организации интеллектуального операторского интерфейса.

Более 50 % в общей сумме затрат в системе сбора, поддержания пластового давления, транспорта и подготовки нефти приходятся на насосы и насосные станции. Связанные между собой технологические процессы транспортировки нефтепродуктов осуществляются частотно-регулируемыми электроприводами, системы автоматического управления (САУ) которых основаны на классических законах ПИД регулирования. Однако в силу специфики протекания технологических процессов и ряда особенностей рассматриваемой насосной станции как сложного объекта управления, традиционные ПИД-регуляторы недостаточно эффективны. Для повышения качества процессов управления предложен метод поддержания постоянства технологического процесса транспорта нефти на основе двухуровневой иерархической структуры модели управления. Предложен нечеткий многомерный логический регулятор уровня нефти в резервуаре. В заключение сделан вывод о том, что для обеспечения приемлемого качества переходных процессов на рассматриваемом объекте требуется сокращение времени работы регулятора для обеспечения возможности управления в реальном масштабе времени.

Рассматривается возможность замены громоздких расчетов фактора сжимаемости газа по действующему Межгосударственному стандарту ГОСТ 30319. 2-96 на расчеты по интерполяционным многочленам. Предложены алгоритмы расчета коэффициентов интерполяционных формул. Исследуется погрешность, возникающая при таком подходе.

В статье рассматриваются наиболее часто встречающиеся ошибки в программном коде АСУТП. Описывается методика семантического анализа программ на этапе их создания и разработки, которая дает возможность выявлять смысловые ошибки в коде, что позволяет снизить затраты времени и средств, а также предотвратить аварийные ситуации.

Основным требованием, предъявляемым сегодня к автоматизированным системам управления предприятиями, является возможность поддержки принятия решений для эффективного управления производством. В статье сформулированы требования к современным информационно-измерительным и информационно-аналитическим системам с тем, чтобы их использование обеспечивало эффективное управление производством. Приведено описание технических решений, реализованных на программно-информационной платформе и апробированных в 2013 году.

Приведены результаты экспериментальных исследований влияния таких местных сопротивлений, как два колена 90 [градусов] С в одной плоскости U- и S-образной конфигурации, два колена 90 [градусов] С в разных плоскостях на величину расхода через критическое сопло, установленных на его входе, при наличии выравнивающей трубы и без нее. Полученные опытные данные свидетельствуют об инвариантности пропускной способности критического сопла по объемному расходу при стандартных условиях от вышеназванных местных сопротивлений на его входе. Одновременно по нормативной документации показано влияние указанных местных сопротивлений на длины прямых участков измерительных трубопроводов перед стандартными сужающими устройствами.

В процессе бурения наклонно направленных и горизонтальных скважин необходимо осуществлять непрерывный контроль направления ствола скважины непосредственно в процессе бурения. Традиционные геофизические инклинометры не предназначены для работы в тяжелых условиях забоя глубоких скважин. Необходима разработка надежных средств определения пространственного положения ствола бурящейся скважины, непосредственно в процессе бурения. Предложен принципиально новый струйный датчик азимута угла искривления ствола скважины. Разработана методика расчета забойного датчика азимута искривления скважины. Построен алгоритм расчета, определены и приводятся численные значения размеров элементов датчика и конфигурация струйного элемента для глубоких скважин. Параметры датчика согласуются с параметрами беспроводного комбинированного канала связи забоя с устьем скважины.

В статье рассмотрено регулирование и управление параметров откачки и коэффициента сепарации на приеме скважинного штангового насоса. С этой целью использованы модель с переменным расходом по синусоидальному закону процесса сепарации и нахождение среднего значения коэффициента сепарации за полный цикл работы насоса. Полученная аналитическая формула по моделям обработана в программе Matlab 7. 10. 0, и получена зависимость коэффициента сепарации от дебита жидкости.

В статье предлагается метод синтеза многоканальной системы противоаварийной защиты (ПАЗ), который основывается на принципе ALARP. Этот принцип указывает на то, что ПАЗ, обслуживающая опасные технологические объекты, должна обладать такими показателями безопасности, чтобы риск от возникновения аварий обеспечивал "компромисс между достигнутым снижением риска и затратами на мероприятия по его снижению". В работе приводится структура стоимостного функционала, представляющего собой сумму затрат на создание, эксплуатацию ПАЗ и риска от аварий в зависимости от характеристик технических средств, используемых при проектировании ПАЗ. В статье показывается, что минимизация этого функционала позволяет осуществить синтез системы защиты, обеспечивающей приемлемый риск от возникновения аварий при функционировании опасных технологических объектов в соответствии с принципом ALARP. Приводится пример расчета такой ПАЗ.

Исследуется задача оптимального распределения объемов добычи нефти по залежам многопластового месторождения за счет учета изменения во времени отборов жидкости из продуктивных пластов. Возможность эффективного решения реализуется за счет "двойной" декомпозиции задачи. Сначала проводится декомпозиция задачи по этапам разработки ("внешняя" декомпозиция по времени), благодаря чему возникает возможность оптимизации стратегии отдельно на каждом этапе разработки. Результаты, полученные на предыдущем этапе, становятся входной информацией для следующего этапа. На каждом этапе проводится "внутренняя" декомпозиция по залежам (пластам). Это позволяет перейти к оптимизации отдельной залежи и, соответственно, к поиску экстремума только по одной переменной. При этом осуществляется проверка выполнения общего ограничения на темпы отбора жидкости со всего месторождения.

В статье описана программно-аппаратная часть информационно-измерительной системы управления очисткой газа от оксидов углерода. Система состоит из функциональных блоков с собственной динамической характеристикой – весовой функцией, определяющей то преобразование, которое осуществляет данный блок над измерительной информацией. Получено выражение для выходного сигнала программно-аппаратного измерительного канала информационно-измерительной системы.

Рассматриваются основные тенденции в развитии современных информационных технологий, перспективы и подходы к их применению в системе поддержки принятия диспетчерских решений. Описывается эволюция архитектуры ПВК "Веста" и предлагаются архитектурные решения, обеспечивающие преемственность с существующими программными наработками при переносе комплекса моделирования в распределенную вычислительную среду.

В статье описан предложенный авторами способ мониторинга состояния технологических узлов предприятия нефтегазовой отрасли. Метод основан на многоуровневом подходе к моделированию производства на основе нейросетевых технологий анализа состояния автоматизированных технологических комплексов нефтегазовой отрасли. Описан прототип нейросетевой экспертной системы поддержки принятия решений, реализующий разработанный способ мониторинга состояния АТК нефтегазовой отрасли, который находится в промышленной эксплуатации на одном из нефтехимических предприятий в г. Салавате.

Определены стадии оптимизации параметров регулирования систем автоматического регулирования давления с применением имитационной модели нефтеперекачивающей станции. Приведена сравнительная характеристика реализации программно-аппаратного комплекса. Описаны структурные подсистемы имитационной модели насосной станции, выделены свойства каждой из них. На основании апробирования сделаны выводы о применимости имитационного стенда с целью оптимизации работы систем регулирования давления.

Исследуется задача оптимального распределения объемов добычи нефти по залежам многопластового месторождения при ограничениях на производительность всего месторождения и каждой залежи (пласта). Предлагаемое аналитическое решение, определяя сроки разработки каждого пласта и распределяя объемы добычи нефти по пластам, позволяет перейти к моделированию и оптимизации разработки каждого пласта в отдельности.

В статье анализируется возможный эффект от внедрения речевого интеллектуального интерфейса пользователя (ИИП) в высокотехнологичных отраслях производства (на примере газотранспортной системы ОАО "Газпром"). Для обоснования возможного эффекта проведена серия экспериментов в реальных и приближенных к ним условиях работы производственно-диспетчерской службы (ПДС). Эксперименты показали значительное увеличение скорости информационного взаимодействия между операторами и автоматизированными системами диспетчерского управления. Сделаны выводы о целесообразности и перспективах разработки и внедрения интеллектуального интерфейса как следующего этапа развития информационных технологий.

В статье рассматриваются существующие и перспективные типы организации человеко-машинного операторского интерфейса для систем интеллектуальной поддержки принятия решений при управлении сложными и экологически опасными объектами и технологиями, включая операторские интерфейсы: приборный; технологический; экологический; функциональный; иммерсивный; когнитивный. Основываясь на методологии ситуационного человеко-машинного управления, автор вводит новый тип организации человеко-машинного управления – "по ситуациям" и определяет понятие – ситуационный человеко-машинный операторский интерфейс. Излагаются принципы выбора и организации представления информации для ситуационного человеко-машинного операторского интерфейса, а именно: при распознавании и оценке наличия нештатных ситуаций, требующих принятия управляющих решений; при диагностировании нештатных ситуаций и прогнозировании их развития во времени; при автоматизации машинного поиска управляющих решений, адекватных сложившимся нештатным ситуациям. Описывается архитектура средств ситуационного человеко-машинного операторского интерфейса.

В статье приведен обзор основных методов измерения влагосодержания нефти. Рассмотрены принципы измерения влагосодержания нефти в СВЧ диапазоне. Проведены оценки дополнительных погрешностей измерений, обусловленных изменением состава нефти, солености подтоварной воды, количества свободного газа. Предложены рекомендации по оптимизации выбора влагомеров для их применения в рабочих условиях эксплуатации.

Приведено описание измерительной установки сепарационного типа, созданной в ООО "Научно-производственное предприятие "ГКС" для измерения количества извлекаемой из недр нефти и нефтяного газа. Анализируется методика испытаний таких установок и мультифазных расходомеров, применяемых для измерения количества извлекаемой из недр нефти и нефтяного газа, на расходомерных испытательных установках, рабочим телом в которых является смесь нефтепродукта, водопроводной воды и воздуха. Рассмотрены испытательные возможности испытательных центров для мультифазных расходомеров, существующие за рубежом. Показана область применения и ограничения в применении испытательных установок и методики испытаний на установках, использующих смесь нефтепродукта, воды и воздуха.

Так как насосы и насосные станции технологических процессов сбора, поддержания пластового давления, транспорта и подготовки нефти составляют более 50 % в общей смете затрат на электроэнергию нефтегазодобывающего предприятия, актуальным вопросом является разработка и применение систем интеллектуального управления для повышения энергоэффективности данных процессов. В статье предложена система управления электроприводом насосной станции на основе трехмерного нечеткого логического регулятора, входные и выходные переменные которого представлены совокупностью термов с прямоугольной формой функции принадлежности (четких термов). Данная система позволяет стабилизировать уровень нефти на отметке 2, 5 м с абсолютной погрешностью ±0, 2 м, а также повысить показатели качества подготовки нефтяной эмульсии на установке подготовки нефти.

Рассмотрено сокращение вариантов решения конвейерной задачи методом активных расписаний путем анализа предварительных расписаний с конфликтами и исключения их части без преобразования к бесконфликтным. Приведен список ряда конвейерных задач из нефтегазовой отрасли. Дано краткое описание программного интерфейса нижней оценки длины расписания.

В статье рассмотрены проблемы, возникающие при внедрении новых и эксплуатации имеющихся систем автоматического регулирования давления нефтеперекачивающих станций (НПС). Описан процесс моделирования оборудования и режимов работы НПС. Приведен анализ исторических данных технологических параметров. Выявлены возможные результаты в случае применения имитационной модели.

Статья посвящена разработке программно-информационного обеспечения организации технического обслуживания нефтегазопроводов. Показано, что алгоритм, используемый в работе, позволяет корректно решать поставленную задачу. Установлено, что с увеличением числа бригад наблюдаются резкое снижение потерь от простоев участков трубопровода и увеличение затрат на содержание бригад.

В статье проанализирован семиотический подход к автоматизации проектирования изотермических резервуаров. Рассмотрены характеристики предметной области проектирования. Введено понятие семиотической модели как средства описания предметной области. Описана гипотеза автоматизации решения проектных задач и средства ее реализации. Формально определена процедура автоматизации поиска проектных решений для каждого класса разрешимых в семиотической модели задач. Описана процедура автоматизации проектирования изотермических резервуаров средствами семиотического моделирования.

Рассматривается достаточно простой способ составления разностных уравнений для записи алгоритмов в ПЛК. Указывается четкий порядок составления разностных уравнений. Для иллюстрации предлагаемого способа приведены примеры составления разностных уравнений для трех типовых законов.

Вибрационная диагностика, основанная на измерении и анализе параметров вибрации оборудования, занимает особое место среди прочих методов оценки технического состояния нефтегазовых объектов. При этом интерпретация результатов обработки вибрационных сигналов является наиболее сложным этапом процесса диагностирования объектов. В статье представлены схемы формирования фазовых портретов на цифровом отображающем устройстве при решении задачи вибрационной диагностики насосно-компрессорного оборудования. Исследовано влияние погрешностей измерения и преобразования вибрационных сигналов на достоверность распознавания элементов изображения, размещенных на матричном отображающем устройстве. Рассмотрено решение оптимизационной задачи повышения достоверности распознавания изображения за счет минимизации вероятности ошибки первого рода. Приведен пример расчета погрешностей диагностики погружного электродвигателя методом фазовых портретов для различных дефектов, такие, как дисбаланс, несоосность валов, потеря жесткости опор роторного оборудования.

Методика оценки экономической эффективности геолого-технических мероприятий позволяет унифицировать критерии и способы обработки исходной геолого-промысловой информации для последующей оценки прогнозной и фактической экономической и технологической эффективности планируемых и проведенных геолого-технических мероприятий на скважинах.

В статье приводится пример определения режима вытеснения нефти на отдельном сложно построенном участке месторождения путем многоэтапного замера и анализа кривых падения и восстановления давления скважин.

В работе решена задача организации технического обслуживания и ремонта трубопроводов с применением алгоритма Дейкстры, позволяющего оптимизировать затраты на транспортировку ремонтных бригад и необходимого оборудования к месту ремонта и планового обслуживания путем выбора наикратчайшего пути до каждой точки маршрута, а также организовать обход элементов трубопроводной системы, исходя из критериев важности и необходимости работы.

В статье рассматривается метод линейной аппроксимации, предназначенный для обработки статистической информации по инвестиционному проекту. Даются краткая характеристика прикладного пакета обработки информации и основные статистические зависимости, на основе которых производится корректировка базы данных нормативных экономических показателей по вариантам разработки месторождений нефти и газа. Данный метод прост в использовании и является наиболее эффективным для получения значений экономических показателей и поправочных коэффициентов к нормативным показателям.

В статье рассмотрены принципы формирования требований к организации и методам построения оперативных интерфейсов для диспетчеров трубопроводных систем. Сформулированы функциональные требования к информационному обеспечению человеко-машинного интерфейса. Описаны методологии группировки информации на экранах дисплеев. Показана роль информационной модели объекта управления как основы структуризации фрагментов для представления состояния объекта управления. Описаны требования к видеограммам как основному виду представления информации о состоянии объекта управления. Определены принципы распределения информации при многоэкранном построении средств человеко-машинного управления. Описаны принципы размещения информации на экранах.

Для решения задачи оптимального планирования работы газодобывающего предприятия технологический комплекс – пласт, скважина, газосборная сеть, дожимная компрессорная станция (ДКС), установка комплексной подготовки газа (УКПГ), межпромысловый коллектор (МПК), головная компрессорная станция (ГКС), магистральный газопровод рассматривают как единую систему взаимосвязанных и взаимозависимых элементов.

При бурении одним долотом нового поколения разбуривается несколько разнородных пачек пород, буримость которых необходимо знать для уточнения параметров математической модели и определения оптимальных управляющих воздействий для следующего интервала бурения. Известные методы контроля буримости горных пород не соответствуют современному уровню автоматизации процесса бурения. Проведены исследования взаимосвязей механической скорости бурения с износом долота и начальной механической скорости бурения с управляющими воздействиями. Предложена методика сигнальной идентификации и автоматизированного бесконтактного контроля буримости горных пород в процессе углубления скважин на основе L-критерия и рекуррентного алгоритма кумулятивных сумм. Установлено, что начальная механическая скорость бурения, как показатель буримости, зависит от параметров режима бурения, диаметра долота и мощности на долоте. Получена обобщенная математическая модель. Для сигнальной идентификации буримости горных пород в реальном времени рекомендуется выбирать ту механическую скорость, которая определяется в начале бурения алмазным или незатупленным шарошечным долотом при бурении с оптимальными управляющими воздействиями. Это дает возможность определять связи показателей буримости с глубиной скважины, которые являются базой для текущей оптимизации процесса бурения. Разбиение горной породы на классы по буримости осуществляется с помощью нейронной сети.

Рассматривается возможность применения в забойной измерительной аппаратуре механических колебательных систем в процессе бурения глубоких скважин. Описывается устройство для измерения температуры на забое скважины. Представлена математическая модель датчика температуры, позволяющая рассчитывать элементы датчика применительно к параметрам канала связи забоя с устьем скважины.

В статье представлены результаты компьютерного моделирования доломитизации известняков подземными рассолами. Исследуется проблема изменения химического состава высокоминерализованных подземных рассолов и вмещающих их горных пород Восточной Сибири.