Ответы. 1. Роль и значение информационного обеспечения в бурении
 Скачать 4.14 Mb.
|
|
1. Роль и значение информационного обеспечения в бурении Информационное обеспечение процесса бурения нефтяных и газовых скважин является наиболее важным звеном в процессе строительства скважин, особенно при введении в разработку и освоении новых нефтегазовых месторождений. Требования к информационному обеспечению строительства нефтегазовых скважин в данной ситуации заключаются в переводе информационных технологий в разряд информационно-обеспечивающих и информационно-воздействующих, при которых информационное сопровождение наряду с получением необходимого объема информации давало бы дополнительный экономический, технологический, или иной эффект. К данным технологиям следует отнести следующие комплексные работы: контроль наземных технологических параметров и выбор наиболее оптимальных режимов бурения (например, выбор оптимальных нагрузок на долото, обеспечивающих высокую скорость проходки); забойные измерения и каротаж в процессе бурения (MWD и LWD-системы); измерения и сбор информации, сопровождаемые одновременным управлением технологическим процессом бурения (управление траекторией горизонтальной скважины с помощью управляемых забойных ориентаторов по данным забойных телеизмерительных систем). В информационном обеспечении процесса строительства скважин особенно важную роль играют геолого-технологические исследования (ГТИ). Основной задачей службы ГТИ являются изучение геологического строения разреза скважин, выявление и оценка продуктивных пластов и повышение качества строительства скважин на основе получаемой в процессе бурения геолого-геохимической, геофизической и технологической информации. Оперативная информация, получаемая службой ГТИ, имеет большое значение при бурении разведочных скважин в малоизученных регионах со сложными горно-геологическими условиями, а также при проводке наклонно направленных и горизонтальных скважин. Однако в связи с новыми требованиями к информационному обеспечению процесса бурения задачи, решаемые службой ГТИ, могут быть значительно расширены. Высококвалифицированный операторский состав партии ГТИ, работающий на буровой, на протяжении всего цикла строительства скважины при наличии соответствующих аппаратурно-методических средств и программного обеспечения в состоянии решить практически полный комплекс задач информационного сопровождения процесса бурения: геолого-геохимические и технологические исследования; обслуживание и работа с телеизмерительными системами (MWD и LWD-системы); обслуживание автономных систем измерения и каротажа, спускаемых на трубах; контроль параметров бурового раствора; контроль качества крепления скважины; исследования пластового флюида при опробовании и испытании скважин; каротаж на кабеле; супервайзинговые услуги и т. д. В ряде случаев совмещение этих работ в партиях ГТИ является экономически более выгодным и позволяет экономить на непроизводительных затратах по содержанию специализированных, узконаправленных геофизических партий, минимизировать транспортные расходы. Однако технических и программно–методических средств, позволяющих объединить перечисленные работы в единую технологическую цепочку в станции ГТИ, в настоящее время нет. Поэтому возникла необходимость разработки более совершенной станции ГТИ нового поколения, которая позволит расширить функциональные возможности станции ГТИ. Рассмотрим основные направления работ при этом. Основные требования к современной станции ГТИ - это надежность, многофункциональность, модульность и информативность. 2. Цели и задачи информационного обеспечения бурения скважин Сокращение затрат сил, времени и средств, снижение производственных рисков в бурении возможно при условии непрерывного контроля и анализа объективной информации о ходе технологических процессов, происходящих в скважине и на буровом объекте. Целью информационного обеспечения является повышение технологической, экологической и экономической эффективности строительства нефтегазовых скважин с соблюдением норм техники безопасности и охраны труда. Основные задачи информационного обеспечения строительства скважин: – предварительное планирование процесса строительства скважин; – мониторинг технологических параметров бурения скважины; – создание единого банка данных промысловых данных по строительству скважин; – поддержка принятия решений в процессе бурения скважин; – проведение инженерных расчетов с применением современных программных продуктов; – организационный контроль работы подрядчиков и сервисных компаний; – анализ результатов бурения скважин и обобщение производственного опыта. Основным источником технологической информации на буровом объекте являются датчики станции ГТИ, расположенные непосредственно на буровой установке. С помощью специальных интерфейсов и компьютерных средств современная станция ГТИ может передавать измерения и данные в дистанционно расположенный центр мониторинга, где специалисты инженерной службы могут анализировать ситуацию и в случае необходимости вмешиваться в производственный процесс бурения скважины. 3. Понятие кибернетического объекта. Формализация процессов бурения Формализация — это некоторое представление в удобном графическом виде объекта, либо процесса. Она может быть в виде диаграмм, алгоритмов или схем. Объектом кибернетики являются все управляемые системы. Системы, не поддающиеся управлению, в принципе, не являются объектами изучения кибернетики. Кибернетика вводит такие понятия, как кибернетический подход, кибернетическая система. Кибернетические системы рассматриваются абстрактно, вне зависимости от их материальной природы. Примеры кибернетических систем — автоматические регуляторы в технике, ЭВМ, человеческий мозг, биологические популяции, человеческое общество. Каждая такая система представляет собой множество взаимосвязанных объектов (элементов системы), способных воспринимать, запоминать и перерабатывать информацию, а также обмениваться ею. Кибернетика разрабатывает общие принципы создания систем управления и систем для автоматизации умственного труда. 4. Объекты и задачи управления на примере бурового предприятия Объектом кибернетики являются все управляемые системы. Системы, не поддающиеся управлению, в принципе, не являются объектами изучения кибернетики. Кибернетика вводит такие понятия, как кибернетический подход, кибернетическая система. Кибернетические системы рассматриваются абстрактно, вне зависимости от их материальной природы. Примеры кибернетических систем — автоматические регуляторы в технике, ЭВМ, человеческий мозг, биологические популяции, человеческое общество. Каждая такая система представляет собой множество взаимосвязанных объектов (элементов системы), способных воспринимать, запоминать и перерабатывать информацию, а также обмениваться ею. Кибернетика разрабатывает общие принципы создания систем управления и систем для автоматизации умственного труда. 5. Объекты и задачи управления на примере бурового оборудования 6. Иерархия информационных систем и уровни автоматизации бурового предприятия MES-ЦИЦ ИЛИ РИЦ ERP- глобальные центры сопровождения бурения, принятия решенйи BI глобальные стратегические задачи 7. Назначение и структура системы бизнес анализа (BI) на примере буровой и сервисной компании Пример Визиоложи 8. Назначение и структура системы управления ресурсами предприятия (ERP) на примере буровой и сервисной компании Назначение ERP-системы (англ. Enterprise Resource Planning, планирование ресурсов предприятия) — оптимизировать расходы и ресурсы организации. Чтобы этого достичь, решаются конкретные задачи: создать общее пространство взаимодействия компонентов, настроить обмен данных, сделать доступ к ним простым, понятным и др. ERP-система устанавливает единые стандарты для процессов на производстве, работы удаленных подразделений и сотрудников, с ней намного проще определять их результативность. Успешное внедрение решений помогает объединить учет на складе и в бухгалтерии, отказаться от устной, бумажной передачи информации, зависимой от человеческого фактора. Задача ERP — помочь предприятию избежать задержек, простоев, брака. А они возникают, если проектирование и производство не увязаны. Комплексы на общей платформе позволяют соблюсти сроки по договорам поставки. На складе не скапливается избыток продукции просто «на всякий случай», не возникает ее нехватка из-за несогласованности работы отделов. Среди других задач, которые решаются внедрением ERP-систем, называют: • управление всеми ресурсами фирмы, а не отдельными их блоками; • создание общефирменной информационной среды и БД для интеграции заданий для всех отделов; • планирование бизнес-процессов, позволяющее развивать бизнес, наращивать базу клиентов, увеличивать прибыль; • управление потоками финансов за счет оптимизированного учета (в том числе налогового), минимизации времени на подготовку отчетов; • ускорение, автоматизация документооборота, оптимизация скорости доступа к данным; • организованное, прозрачное бюджетирование на всех уровнях; • эффективное, обоснованное планирование работы предприятия; • прозрачный контроль работы удаленных подразделений, отделов, работников; • прозрачное управление производством, кадрами и другими «блоками» компании на основании достоверных и полных данных. Структура и принцип работы Ключевой принцип работы платформ — единство базы данных (БД) для точности, оперативности управления, контроля. Сегодняшняя ERP-система — единый комплекс, в котором хранятся и обрабатываются практически все критически важные данные организации. Под ними понимают информацию, без которой нормальное функционирование предприятия невозможно. К критически важным относят сведения с производства, из отдела продаж, управления персоналом — то, что имеет значение для конкретной организации. В ERP включают т. н. большинство данных — информацию о внутренних процессах фирмы — но учет всего массива привел бы к необоснованному удорожанию продукта. Поэтому разработчики вместе с заказчиками продукта останавливаются на взаимоприемлемом компромиссе. Объем, состав данных, которые будут включаться в БД и обрабатываться системой, определяют эмпирическим путем. Все ERP объединены схожей архитектурой, в которой присутствуют: • платформы с ядром (программной средой ERP) и базовыми функциями — справочниками пользователей, клиентов, продукции, неотключаемыми инструментами, необходимыми для работы предприятия; • базы данных с «рычагами» управления, комплексами хранения, интерпретации, обработки, отправки информации и обеспечивающим ПО; • компонентов-модулей, подключаемых, если понадобится, и использующих информацию из единой БД, — они используются внутри компании или для взаимодействия с внешней средой, друг от друга не зависят, их можно добавлять, изменять или удалять; • продукты для связи и интеграции с приложениями со стороны — для телефонии, обмена информацией. Фундаментален для ERP принцип «конструктора» с единой базой и модулями, которые добавляются в зависимости от задач и органично интегрируются. Это позволяет называть решение системой — комплексом, в котором есть «опорные точки» и гибкие взаимосвязи между ними. Нельзя использовать понятие ERP для отдельных решений, которые были внедрены независимо друг от друга. Все данные должны быть едины. 9. Назначение и структура производственно-исполнительной системы предприятия (MES) на примере буровой и сервисной компании. Диаграмма Гантта MES (Manufacturing Execution System, система управления производственными процессами) — это специализированные программные комплексы, которые предназначены для решения задач оперативного планирования и управления производством. Системы данного класса призваны решать задачи синхронизации, координировать, анализировать и оптимизировать выпуск продукции в рамках определенного производства. Использование MES как специального промышленного софта, позволяет значительно повысить фондоотдачу технологического оборудования и, в результате, увеличить прибыль предприятия даже в условиях отсутствия дополнительных вложений в производство. MES-системы являются промышленными комплексными либо программными средствами, работающими в среде мастерских или производственных предприятий. Основные функции MES: • Следить за состоянием и распределением ресурсов. • Оперативность и детальность планирования. • Диспетчеризация производства. • Управление документами. • Собирать и хранить данные. • Управлять персоналом. • Управлять качеством продукции. • Управлять производственными процессами. • Управлять техническим обслуживанием и ремонтом. • Прослеживать историю продукта. • Анализировать производительность. Отличия MES систем от ERP. Чем отличаются MES системы от ERP-систем, и почему они находятся на разных уровнях информационной структуры? ERP-системы ориентированы на планирование выполнения заказов, т.е. отвечают на вопрос: когда и сколько продукции должно быть произведено? MES системы фокусируются на вопросе: как в действительности продукция производится? И оперируют более точной информацией о производственных процессах. Главное отличие MES от ERP заключается в том, что MES системы, оперируя исключительно производственной информацией, позволяют корректировать либо полностью перерассчитывать производственное расписание в течение рабочей смены столько раз, сколько это необходимо. В ERP системах по причине большого объема административно-хозяйственной и учетно-финансовой информации, которая, непосредственного влияния на производственный процесс не оказывает, перепланирование может осуществляться не чаще одного раза в сутки. За счет быстрой реакции на происходящие события и применения математических методов компенсации отклонений от производственного расписания, MES системы позволяют оптимизировать производство и сделать его более рентабельным. MES системы, собирая и обобщая данные, полученные от различных производственных систем и технологических линий (нижний уровень пирамиды), выводят на более высокий уровень организацию всей производственной деятельности, начиная от формирования производственного заказа и до отгрузки готовой продукции на склады. MES системы реализуют связь в реальном времени производственных процессов с бизнес процессами предприятия и улучшают финансовые показатели предприятия (cash flow), включая повышение отдачи основных фондов, ускорение оборота денежных средств, снижение себестоимости, своевременность поставок, повышение размера прибыли и производительности. MES системы формируют данные о текущих производственных показателях, включая реальную себестоимость продукции, необходимые для более качественного функционирования ERP систем. Таким образом, MES - это связующее звено между ориентированными на финансово-хозяйственные операции ERP-системами и оперативной производственной деятельностью предприятия на уровне цеха, участка или производственной линии. Функции, выполняемые MES-системами, могут быть интегрированы с другими системами управления предприятием, такими как Планирование Цепочек Поставок (SCM), Продажи и Управления сервисом (SSM), Планирования Ресурсов Предприятия (ERP), Автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУТП), что обеспечит своевременное и всеобъемлющее наблюдение за критическими производственными процессами. 10. Назначение и структура автоматизированной системы управления технологического процесса на примере строительства скважин (АСУТП) Задачи повышения эффективности производства и качества выпускаемой продукции, а также обеспечения нового качества управляемости являются насущными для любого предприятия, особенно, если технологические процессы сложны и малейший сбой может привести к существенным экономическим потерям или создать опасную ситуацию. Реальным инструментом для решения этих задач является автоматизированная система управления технологическими процессами – АСУ ТП. Автоматизированная система управления технологическим процессом (АСУ ТП) — комплекс технических и программных средств, предназначенный для автоматизации управления технологическим оборудованием на промышленных предприятиях. Человеческое участие при этом сведено к минимуму, но всё же присутствует на уровне принятия наиболее ответственных решений. Основа автоматизации технологических процессов — это перераспределение материальных, энергетических и информационных потоков в соответствии с принятым критерием управления. Назначение АСУ ТП Основными целями автоматизации технологических процессов являются: • Повышение эффективности производственного процесса. • Повышение безопасности. • Повышение экологичности. • Повышение экономичности. Достижение целей осуществляется посредством широкого функционала АСУ ТП. Основные функции: 1. Автоматическое управление параметрами технологического процесса. Контроллер системы осуществляет регулирование на основании пропорционально - интегрально - дифференциального закона, что позволяет достичь оптимальных переходных процессов запуска и остановки оборудования, быстрой и адекватной реакции системы на внешние изменения. Это позволяет достигать высоких качественных показателей в других технологических процессах. 2. Сбор, обработка, отображение, выдача управляющих воздействий и регистрация информации о технологическом процессе и технологическом оборудовании. Контроллер системы в автоматическом режиме собирает, обрабатывает информацию от датчиков процесса, отображает её на автоматизированное рабочее место оператора в виде мнемосхемы. Мнемосхема оперативно информирует оператора обо всех технологических параметрах в режиме реального времени. На основании собранных данных контроллер АСУ ТП вырабатывает сигналы управления для исполнительных механизмов. 3. Распознавание, сигнализация и регистрация аварийных ситуаций, отклонений процесса от заданных пределов, отказов технологического оборудования. На основе анализа собранных данных, контроллер системы распознаёт выход параметров за установки и сигнализирует оператору, либо автоматически блокирует нежелательное развитие ситуации. 4. Представление информации о технологическом процессе и состоянии оборудования в виде мнемосхем с индикацией на них значений технологических параметров. Вся текущая информация отображается оператору в виде удобных мнемосхем, с отображением на них числовых и графических данных процесса. 5. Дистанционное управление технологическим оборудованием с автоматизированного рабочего места оператора. Управление технологическим оборудованием осуществляется автоматически, либо вручную с рабочего места оператора. 6. Регистрация контролируемых параметров, событий, действий оператора и автоматическое архивирование их в базе данных. Все параметры и события в системе автоматически архивируются на сервере системы. Тревожные сообщения и предпринятые оператором действия (или бездействие) фиксируется с привязкой ко времени, что значительно повышает ответственность и внимательность операторов, стимулирует их к более детальному изучению техпроцесса. Наглядно организованный просмотр произошедших событий позволяет выявить причину аварийной ситуации и выработать необходимые мероприятия для исключения повторения аналогичных ситуаций. 7. Предоставление информации из базы данных в виде трендов, таблиц, графиков. Расположенная на сервере системы база данных позволяет получать не только текущую, но и архивную информацию в виде трендов, таблиц, графиков. Распечатка стандартных форм отчётности позволяет более качественно организовать делопроизводство. 8. Многоуровневое парольное ограничение доступа к системе. Все функции системы, изложенные выше, имеют ограничение в доступе к ним. Различные уровни парольной защиты позволяют гибко организовать доступ к различным функциям системы. Доступ к жизненно важным параметрам и уставкам, разрешен только специально обученному инженерному составу, с персонифицированными паролями. Выделяется, так же, уровень оператора и руководителя. Каждый оператор имеет свой персональный пароль, войдя под которым в систему, он принимает на себя всю ответственность за ведение технологического процесса. Для руководителя предоставляется вся необходимая информация о прохождении техпроцесса, в режиме просмотра. Состав АСУ ТП Составными частями АСУ ТП могут быть отдельные системы автоматического управления и автоматизированные устройства, связанные в единый комплекс. Такие как системы диспетчерского управления и сбора данных, распределенные системы управления и другие, более мелкие системы управления. Как правило, АСУ ТП имеет единую систему операторского управления технологическим процессом в виде одного или нескольких пультов управления, средства обработки и архивирования информации о ходе процесса, типовые элементы автоматики: датчики, устройства управления, исполнительные устройства. На нижнем уровне, контроллеры АСУ ТП выполняют измерение параметров технологического процесса и управляют его протеканием. Передают, через коммуникационный сервер сетевого уровня, информацию на верхний уровень. На верхнем уровне расположены операторские станции и сервер системы. На сервере системы располагается вся архивная информация, база данных ПО контроллеров. На операторских станциях отображается мнемосхема объекта, со всеми текущими, измеренными параметрами и оператор ведёт технологический процесс, имея всю нужную информацию на экране монитора. Аппаратные средства: • контроллеры; • устройства для сопряжения контроллеров с датчиками и исполнительными механизмами; • модули цифрового интерфейса; • операторские станции и серверы системы; • сети; • автоматизированная система диспетчерского управления для передачи в диспетчерскую технологических параметров. Программные средства: • операционные системы реального времени; • средства разработки и исполнения технологических программ; • системы сбора данных и оперативного диспетчерского управления. Основная цель внедрения АСУ ТП - это повышение экономической эффективности предприятия. Её достижение возможно только при грамотном проведении всего комплекса работ в области создания интегрированных систем комплексной автоматизации, построенных на базе современных технических, программных и коммуникационных средств и технологий. Компания «Арман» обладает всеми необходимыми технологическими и интеллектуальными ресурсам для решения задач в области АСУ ТП. Примеры АСУТП в бурении: ГИС, ЗТС, СКЦ, ГТИ, ВСП, РПД. Настройка датчиков, два интерфейса один для Оператора другой для |