Способ информационного обеспечения и управления нефтедобычей в реальном масштабе времени и автоматизированная система для его осуществления
Группа изобретений относится к управлению нефтедобычей. Технический результат заключается в создании надежного способа информационного обеспечения и управления нефтедобычей в реальном масштабе времени и автоматизированной системы для осуществления этого способа, обеспечивающих непрерывный мониторинг с получением достоверной информации в реальном масштабе времени в любой заданный момент времени, с возможностью своевременного обнаружения отклонений от заданных режимов работы любого из «n» подключенных к заявленной автоматизированной системе исполнительных механизмов, а также с возможностью выбора оптимальных режимов работы исполнительных механизмов как в месте расположения этих исполнительных механизмов и устройств обработки и преобразования информации, а также в любой географической точке, где может быть обеспечена мобильная связь на устройствах, которые могут быть подключены на основании заявляемого изобретения как мобильные устройства связи, устройства визуализации данных, и возможностью управления работой исполнительных механизмов. Для этого предложены способ информационного обеспечения и управления нефтедобычей в реальном масштабе времени и автоматизированная система для его осуществления, которая содержит «n» исполнительных механизмов, «n» устройств обработки и преобразования информации, соответствующих каждому исполнительному механизму, автономное устройство управления, устройство визуализации данных, мобильное устройство связи и автономное устройство сбора и хранения данных. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к области добычи нефти и может быть использовано для анализа работы оборудования и управления нефтедобычей в реальном масштабе времени.
Известно изобретение «Автоматизированная информационная система для непрерывного измерения и анализа в реальном масштабе времени коэффициента полезного действия насосов в насосно-трубопроводном комплексе магистрального нефтепровода» (патент РФ RU 2320007 C2 от 20.03.2008 г.), которое может быть использовано для анализа работы оборудования магистрального нефтепровода в реальном масштабе времени. Техническим результатом изобретения является измерение и анализ в реальном масштабе времени текущего коэффициента полезного действия каждого насосного агрегата, информация о которых обеспечивает своевременное обнаружение возможных отклонений от заданного режима работы насосных агрегатов и позволяет исключить их неэффективную работу и возможные аварийные отключения. Информация от счетчика активной энергии, работающего в данный момент, насосного агрегата вместе с выходами от датчиков давления на входе насоса и на выходе насоса поданы по системе телемеханики на диспетчерский пункт системы нефтепровода в ЭВМ с базой данных по фактическим рабочим и расходным характеристикам насосных агрегатов, которая вычисляет по каждому насосному агрегату активную мощность, действующую на валу насоса, давление, развиваемое насосом, расходный коэффициент, объемный расход жидкости, по среднему значению анализирует суточные полученные данные с целью выявления непрерывного стационарного режима работы насосного агрегата по расходу в течении не менее четырех часов при колебании расхода в пределах трех процентов от среднего значения и по ним вычисляет среднее базовое и текущее значение коэффициента полезного действия насосов, полученные текущие данные поступают для хранения в память ЭВМ, находящуюся на центральном диспетчерском пункте, по которым ведется непрерывный анализ состояния насосно-трубопроводного комплекса, для чего строят графики значений расхода и КПД при текущем режиме работы насосных агрегатов по всем насосным станциям за контролируемый отрезок времени, сравнивают данные с предыдущими значениями, находящимися в памяти ЭВМ, как по каждому агрегату, так и по смежным насосным станциям, и если эти значения у какого-либо насосного агрегата, работающего в номинальном режиме, меньше базовых значений, то принимается решение о переключении работающего насосного агрегата на другой с дальнейшим его осмотром и ремонтом.
Известно также решение по патенту РФ на полезную модель №65175. По данному решению заявлена система дистанционного контроля и управления технологическими процессами, включающая пульт управления, канал связи и блок контрольно-измерительных приборов для измерения текущих параметров технологических объектов, отличающаяся тем, что система дополнительно содержит исполнительные механизмы запорной арматуры и не менее одного контролируемого пункта, каждый из которых включает блок передачи информации, соединенный с блоком центрального процессора, включающий последовательно соединенные процессор, блок ввода аналоговых сигналов и блок ввода/вывода дискретных сигналов, блок модулей сопряжения аналоговых сигналов, блок модулей сопряжения дискретных сигналов и блок модулей реле, причем каждый из контролируемых пунктов соединен информационной связью через канал связи с пультом управления, аналоговые датчики блока контрольно-измерительных приборов соединены с блоком модулей сопряжения аналоговых сигналов, выход которого соединен с блоком ввода аналоговых сигналов, дискретные датчики блока контрольно-измерительных приборов соединены с блоком модулей сопряжения дискретных сигналов, выход которого соединен с блоком модулей ввода/вывода дискретных сигналов, выход которого соединен с входом блока модулей реле, который управляет исполнительными механизмами запорной арматуры. При этом блок контрольно-измерительных приборов включает контрольно-измерительные приборы для измерения параметров катодной защиты, давления, температуры, потенциалов тока и напряжения, сигналов аварийной, пожарной и охранной сигнализации в виде аналоговых и дискретных датчиков. Число контролируемых пунктов равно числу удаленных технологических объектов, подключенных к системе телемеханики. В качестве канала связи использован радиоканал. В качестве канала связи могут быть также использованы проводные линии связи.
Недостатком заявленной системы телемеханики и управления по патенту №65175 является невозможность управления исполнительными механизмами в месте их нахождения самим контролируемым объектом, а также ограниченные функции устройства управления, т.е. невозможность управления дистанционно с дополнительных, расположенных удаленно устройств, кроме как с пульта управления, а также низкая надежность устройства при аварийных сбоях работы систем пульта управления (отсутствие автономного, независимого устройства сбора и хранения информации).
Техническим результатом изобретения по патенту №65175 является измерение и анализ в реальном масштабе времени текущего коэффициента полезного действия каждого насосного агрегата, информация о которых обеспечивает своевременное обнаружение возможных отклонений от заданного режима работы насосных агрегатов и позволяет исключить их неэффективную работу и возможные аварийные отключения. Данное техническое решение исключает управление непосредственно в месте нахождения исполнительных механизмов. Также невозможно осуществлять контроль за работой исполнительных механизмов в любой географической точке, где может быть обеспечена мобильная связь. Не обеспечена надежность хранения данных, т.к. отсутствует дублирование данных автономным устройством.
Технической задачей, решаемой данным изобретением является создание надежного способа информационного обеспечения и управления нефтедобычей в реальном масштабе времени и автоматизированной системы для осуществления этого способа, обеспечивающих непрерывный мониторинг с получением достоверной информации в реальном масштабе времени в любой заданный момент времени, с возможностью своевременного обнаружения отклонений от заданных режимов работы любого из «n» подключенных к заявленной автоматизированной системе исполнительных механизмов, а также с возможностью выбора оптимальных режимов работы исполнительных механизмов как в месте расположения этих исполнительных механизмов и устройств обработки и преобразования информации, а также в любой географической точке, где может быть обеспечена мобильная связь на устройствах, которые могут быть подключены на основании заявляемого изобретения как мобильные устройства связи, устройства визуализацией данных и возможностью управления работой исполнительных механизмов. Обеспечение надежности хранения данных, поступающих от каждого исполнительного механизма и, соответственно, каждого устройства обработки и преобразования информации, за все время эксплуатации за счет их полного дублирования автономным устройством.
Технический результат достигается за счет того, что в способе информационного обеспечения и управления нефтедобычей в реальном масштабе времени, заключающемся в сборе первичной информации от «n» исполнительных механизмов, обработке и преобразовании ее соответствующим каждому исполнительному механизму устройством обработки и преобразования информации, передаче полученной информации через блок передачи информации на канал связи, далее через канал связи на автономное устройство управления, при этом каждое устройство обработки и преобразования информации содержит блок ввода информации от исполнительного механизма к центральному процессору, центральный процессор, посредством которого осуществляют обработку и преобразование информации, блок передачи информации на канал связи, причем информацию на каждое устройство обработки и преобразования информации от соответствующего ему исполнительного механизма передают сначала на частотный преобразователь, а затем на блок ввода информации от исполнительного механизма, при этом в каждое устройство обработки и преобразования информации дополнительно вводят запоминающее устройство, с помощью которого осуществляют хранение оперативной и постоянной информации, состоящее из блока хранения оперативной информации и блока хранения постоянной информации, питание осуществляют через блок питания от трехфазной сети, а управление исполнительными механизмами осуществляют как автономным устройством управления, находящимся на удаленном доступе, соединенным с устройством обработки и преобразования информации через канал связи, так и устройством обработки и преобразования информации непосредственно, путем ввода дополнительно в устройство обработки и преобразования информации блока местного управления и индикации после получения ими через шину обмена данными информации от центрального процессора и исполнительного механизма через блок ввода информации от исполнительного механизма и частотный преобразователь, при этом путем обработки информации, поступающей на блок местного управления и индикации, вырабатывают управляющие воздействия и через шину обмена данными, центральный процессор, блок ввода информации от исполнительного механизма, частотный преобразователь осуществляют необходимые воздействия на исполнительный механизм, а дополнительный контроль за работой исполнительных механизмов осуществляют посредством как минимум одного мобильного устройства связи и как минимум одного устройства визуализации данных, находящихся на удаленном доступе, которые связаны с устройством обработки и преобразования информации через канал связи, кроме того, дополнительно вводят автономное устройство сбора и хранения данных, сигнал на которое поступает через блок связи с каналом связи и через шину обмена данными устройства сбора и хранения информации на центральный процессор устройства сбора и хранения информации, на блок хранения данных, блок сбора и хранения оперативной информации. В заявленном способе устройства, расположенные на удаленном доступе, а именно устройство визуализации данных, мобильное устройство связи, автономное устройство управления, автономное устройство сбора и хранения информации, получают информацию от любого из «n» исполнительных механизмов и, соответственно, от любого из «n» устройств обработки и преобразования информации.
Технический результат по автоматизированной системе информационного обеспечения и управления нефтедобычей в реальном масштабе времени достигается за счет того, что система, содержащая «n» исполнительных механизмов, «n» устройств обработки и преобразования информации, соответствующих каждому исполнительному механизму, блок передачи информации на канал связи, канал связи, автономное устройство управления, при этом каждое устройство обработки и преобразования информации содержит блок ввода информации от исполнительного механизма к центральному процессору, центральный процессор, блок передачи информации на канал связи, дополнительно содержит как минимум одно устройство визуализации данных, как минимум одно мобильное устройство связи, автономное устройство сбора и хранения данных, расположенные на удаленном доступе и связанные с каждым из «n» устройств обработки и преобразования информации через канал связи, при этом каждое из «n» устройств обработки и преобразования информации состоит из частотного преобразователя, блока питания и контроллера управления, который, в свою очередь, содержит блок ввода информации от исполнительного механизма, центральный процессор, запоминающее устройство, состоящее, в свою очередь, из блока хранения оперативной информации и блока хранения постоянной информации, блок местного управления и индикации, а также шину обмена данными и блок передачи информации на канал связи, при этом автономное устройство сбора и хранения данных, расположенное на удаленном доступе, содержит блок сбора и хранения оперативной информации, центральный процессор устройства сбора и хранения информации, блок хранения данных, шину обмена данными устройства сбора и хранения информации, блок связи с каналом связи, при этом в каждом устройстве обработки и преобразования информации выход трехфазной цепи связан со входом блока питания и входом частотного преобразователя, вход-выход блока питания связан с первым входом-выходом частотного преобразователя, второй вход-выход которого связан с исполнительным механизмом, а третий вход-выход частотного преобразователя связан с первым входом-выходом блока ввода информации от исполнительного механизма контроллера управления, своим вторым входом-выходом блок ввода информации от исполнительного механизма связан с шиной обмена данными, с которой также связаны своими входами-выходами центральный процессор, блок местного управления и индикации, запоминающее устройство входом-выходом блока хранения оперативной информации, входом-выходом блока хранения постоянной информации, а также своим первым входом-выходом связан блок передачи информации на канал связи, второй вход-выход которого связан через приемопередающую антенну с каналом связи, с которым, в свою очередь, связаны своими входами-выходами как минимум одно автономное устройство управления, как минимум одно устройство визуализации данных, как минимум одно мобильное устройство связи, а также автономное устройство сбора и хранения данных, в котором с каналом связи связан первый вход выход блока связи с каналом связи, второй вход-выход которого связан с шиной обмена данными устройства сбора и хранения информации, которая, в свою очередь, связана с входами-выходами центрального процессора устройства сбора и хранения информации, блоком хранения данных, блоком сбора и хранения оперативной информации.
Заявленные способ информационного обеспечения и управления нефтедобычей в реальном масштабе времени и автоматизированная система для его осуществления поясняются чертежом, где
на фиг.1 изображена функциональная схема автоматизированной системы информационного обеспечения и управления нефтедобычей в реальном масштабе времени, реализующая заявленный способ.
Автоматизированная система информационного обеспечения и управления нефтедобычей в реальном масштабе, реализующая способ информационного обеспечения и управления нефтедобычей в реальном масштабе времени, включает: «n» исполнительных механизмов 1, «n» устройств обработки и преобразования информации 2, с приемопередающей антенной 3 каждый, канал связи 4. На удаленном доступе находятся: как минимум одно автономное устройство управления 5, как минимум одно устройство визуализации данных 6, как минимум одно мобильное устройство связи 7, автономное устройство сбора и хранения данных 8. Питание устройства обработки и преобразования информации 2 осуществляют от трехфазной питающей сети 9 и блока питания 10.
Устройство обработки и преобразования информации 2 включает блок питания 10, частотный преобразователь 11, контроллер управления 12. Контроллер управления 12, в свою очередь, включает блок ввода информации от исполнительного механизма 13, шину обмена данными 14, центральный процессор 15, запоминающее устройство 16, в которое входит блок хранения оперативной информации 17, блок хранения постоянной информации 18. Контроллер управления 12 также включает блок местного управления и индикации19 и блок передачи на канал связи 20.
Автономное устройство сбора и хранения данных 8 включает блок связи с каналом связи 21, шину обмена данными устройства сбора и хранения информации 22, центральный процессор устройства сбора и хранения информации 23, блок хранения данных 24, блок сбора и хранения оперативной информации 25.
Назначение устройств и блоков.
Исполнительным механизмом 1 является насосная установка, а устройство обработки и преобразования информации 2 осуществляет управление работой исполнительного механизма 1 путем выбора оптимальной частоты вращения исполнительного механизма 1 в соответствии с заданным алгоритмом управления.
Частотный преобразователь 11 кроме функции преобразования трехфазного напряжения от трехфазной сети 9 частотой 50 герц в трехфазное напряжение, необходимой частоты в диапазоне от 0 до 70 герц, является также и средством измерения всех необходимых параметров, характеризующих работу установки. В частности, к ним относятся напряжение, ток, момент на валу двигателя, выходная частота, потребляемая мощность и другие. Все измерения производятся в режиме реального времени и доступны для считывания как на блоке местного управления и индикации 19 для обслуживаемого данным устройством обработки и преобразования информации 2 данного исполнительного механизма 1, так и на автономных устройствах управления 5, а также на устройствах визуализации данных 6 и мобильных устройствах связи 7, на удаленном доступе, на которых можно получить информацию от любого из «n» исполнительных механизмов 1.
Контроллер управления 12, являясь составной частью устройства обработки и преобразования информации 2, управляет работой частотного преобразователя 11 в соответствии с заданным алгоритмом изменения частоты вращения исполнительного механизма 1 и организует информационный поток данных как на все блоки контроллера управления 12, так и через канал связи 4, в качестве которого используют интернет, передает информацию на устройства удаленного доступа: автономное устройство сбора и хранения данных 8, мобильное устройство связи 7, устройство визуализации данных 6, автономное устройство управления 5.
Центральный процессор 15 организует взаимодействие между всеми блоками контроллера управления 12 через шину обмена данными 14.
Блок хранения оперативной информации 17 предназначен для временного хранения данных, поступающих от исполнительного механизма 1, хранения заданных параметров и уставок-алгоритмов работы, необходимых для управления частотным преобразователем 11.
Блок хранения постоянной информации 18 содержит память программ для реализации алгоритма функционирования устройства обработки и преобразования информации 2.
Блок ввода информации от исполнительного механизма 13 поддерживает непрерывный обмен данными между контроллером управления 12 и частотным преобразователем 11, принимая текущие параметры и передавая команды и уставки.
Блок местного управления и индикации 19 предназначен для выдачи команд управления частотным преобразователем 11 и изменения его параметров и уставок.
Блок передачи информации на канал связи 20 через канал связи 4 - интернет - организует поток данных на устройства удаленного доступа: автономное устройство сбора и хранения данных 8, мобильное устройство связи 7, устройство визуализации данных 6, автономное устройство управления 5.
Автономное устройство сбора и хранения данных 8 предназначено для приема потока данных от устройства обработки и преобразования информации 2 и ведения баз данных по каждому исполнительному механизму 1, а именно по каждой насосной установке. Автономное устройство сбора и хранения данных 8 включает центральный процессор устройства сбора и хранения информации 23, блок хранения данных 24, блок сбора и хранения оперативной информации 25, блок связи с каналом связи 21, объединенные шиной обмена данными устройства сбора и хранения данных 22.
Устройство визуализации данных 6 предназначено для представления данных о работе того или иного исполнительного механизма 1 (насосной установки) в удобной для оператора форме, обычно в виде графиков, позволяя оператору быстро проанализировать характер изменений в работе исполнительного механизма 1 и, при необходимости, принять соответствующие меры.
Мобильное устройство связи 7 предназначено для приема коротких сообщений о необходимости оперативного вмешательства в работу системы.
В каждом устройстве обработки и преобразования информации выход трехфазной цепи 9 связан со входом блока питания 10 и входом частотного преобразователя 11, вход-выход блока питания 10 связан с первым входом-выходом частотного преобразователя 11, второй вход-выход которого связан с исполнительным механизмом 1, а третий вход-выход частотного преобразователя 11 связан с первым входом-выходом блока ввода информации от исполнительного механизма 13 контроллера управления 12, своим вторым входом-выходом блок ввода информации от исполнительного механизма 13 связан с шиной обмена данными 14, с которой также связаны своими входами-выходами центральный процессор, блок местного управления и индикации 19, запоминающее устройство 16 входом-выходом блока хранения оперативной информации 17, входом-выходом блока хранения постоянной информации 18, а также своим первым входом-выходом связан блок передачи информации на канал связи 20, второй вход-выход которого связан через приемопередающую антенну 3 с каналом связи 4, с которым, в свою очередь, связаны своими входами-выходами как минимум одно автономное устройство управления 5, как минимум одно устройство визуализации данных 6, как минимум одно мобильное устройство связи 7, а также автономное устройство сбора и хранения данных 8, в котором с каналом связи 4 связан первый вход выход блока связи с каналом связи 21, второй вход-выход которого связан с шиной обмена данными устройства сбора и хранения информации 22, которая, в свою очередь, связана с входами-выходами центрального процессора устройства сбора и хранения информации 23, блоком хранения данных 24, блоком сбора и хранения оперативной информации 25.
Способ информационного обеспечения и управления нефтедобычей в реальном масштабе времени заключается в сборе первичной информации от «n» исполнительных механизмов 1, обработке и преобразовании полученной информации соответствующим каждому исполнительному механизму 1 устройством обработки и преобразования информации 2, при этом информацию на каждое устройство обработки и преобразования информации 2 от соответствующего ему исполнительного механизма 1 передают сначала на частотный преобразователь 11, а затем на блок ввода информации от исполнительного механизма13 контроллера управления 12, содержащего также центральный процессор 15, блок местного управления и индикации 19, запоминающее устройство 16 с входящими в него блоком хранения оперативной информации 17 и блоком хранения постоянной информации 18, блок передачи информации на канал связи 20 и шину обмена данными 14. После получения информации блоком местного управления и индикации 19 от исполнительного механизма 1 через частотный преобразователь 1, блок ввода информации от исполнительного механизма 13, центральный процессор 15 и шину обмена данными 14 и обработки ее, блок местного управления и индикации 19 вырабатывает управляющие воздействия на исполнительный механизм 1, и через шину обмена данными 14, центральный процессор 15, блок ввода информации от исполнительного механизма 13, частотный преобразователь 11 осуществляют необходимые воздействия на исполнительный механизм 1, при этом хранение оперативной информации производят блоком хранения оперативной информации 17, а хранение постоянной информации осуществляют блоком хранения постоянной информации 18.
Дополнительный контроль за работой каждого из «n» исполнительных механизмов 1 осуществляют посредством как минимум одного мобильного устройства связи 7 и как минимум одного устройства визуализации данных 6, находящихся на удаленном доступе, которые связаны с устройством обработки и преобразования информации 2 через канал связи 4, кроме того, дополнительно вводят автономное устройство сбора и хранения данных 8, сигнал на которое поступает через блок связи с каналом связи 21 и через шину обмена данными устройства сбора и хранения информации 22 на центральный процессор устройства сбора и хранения информации 23, на блок хранения данных 24, блок сбора и хранения оперативной информации 25.
Управление также осуществляют на удаленном доступе автономным устройством управления путем передачи информации через блок передачи информации на канал связи 20, через приемопередающую антенну 3, находящуюся на каждом из «n» устройств обработки и преобразования информации 2, далее через канал связи 4, например интернет, на автономное устройство управления 5, где производят обработку данных, после чего вырабатывают управляющие воздействия на исполнительный механизм 1.
Описание работы мобильного комплекса.
Каждое из «n» устройств обработки и преобразования информации 2 циклически с заданным периодом передает данные о своем состоянии, состоянии частотного привода 11 и все параметры, характеризующие работу исполнительного механизма 1 - насосной установки. При этом центральный процессор 15 контроллера управления 12 посылает сигнал через шину обмена данными 14 и блок ввода информации от исполнительного механизма 13 в частотный привод 11 на запрос текущих данных. Частотный привод 11 посылает ответный сигнал, содержащий текущие данные, которые через блок ввода информации от исполнительного механизма 13, шину обмена данными 14 поступает в блок хранения оперативной информации 17. Далее сигнал из блока хранения оперативной информации 17 через шину обмена данными 14, блок передачи информации на канал связи 20, приемопередающую антенну 3, канал связи 4 поступает в блок сбора и хранения оперативной информации 25 и блок хранения данных 24 через блок связи с каналом связи 21 и шину обмена данными устройства сбора и хранения информации 22 устройства сбора и хранения данных 8. В необходимых случаях центральный процессор устройства сбора и хранения информации 23 посылает сигнал на мобильные устройства связи 7 через блок связи с каналом связи 21 и канал связи 4, в виде сообщений, когда требуется оперативное вмешательство, например остановка исполнительного механизма 1 (погружного насоса).
Устройство визуализации данных 6 предназначено для наблюдения за работой исполнительного механизма 1 (погружного насоса), отражает все параметры, характеризующие работу исполнительного механизма 1 (погружного насоса). Это ток, напряжение, частота, момент на валу двигателя исполнительного механизма 1 (погружного насоса), уровень жидкости над погружным насосом, дебит, давление на забое скважины в месте нахождения погружного насоса, температура пласта, температура двигателя исполнительного механизма 1 (погружного насоса) и другие.
Данные могут быть представлены как в реальном времени, так и за любой заданный промежуток времени. Для запроса необходимых данных оператор с устройства визуализации данных 6 выбирает необходимый номер из «n» номеров исполнительного механизма 1 и, соответственно, устройства обработки и преобразования информации 2, входящих в автоматизированную систему информационного обеспечения и управления нефтедобычей в реальном масштабе времени, затем посылает сигнал и необходимый временной интервал для анализа данных, через канал связи 4, приемопередающую антенну 3, блок передачи информации на канал связи 20 в центральный процессор 15 устройства обработки и преобразования информации 2. Центральный процессор 15 дешифрует сигнал, на основе имеющихся данных, хранящихся в блоке хранения оперативной информации 17 и блоке хранения постоянной информации 18, с которыми сообщается через шину обмена данными 14, затем формирует ответный сигнал и отправляет обратно на устройство визуализации данных 6 через блок передачи информации на канал связи 20, приемопередающую антенну 3, через канал связи 4.
Автономное устройство управления 5, предназначенное для удаленного управления исполнительным механизмом 1, удаленного изменения параметров и уставок исполнительного механизма 1, позволяет оператору получить доступ к любому из «n» устройств обработки и преобразования информации 2 и соответствующему исполнительному механизму 1 в любое время из любой географической точки в зоне действия канала связи 4, а именно сети интернет. Оператор при необходимости изменения уставок и параметров работы исполнительного механизма 1 задает в автономном устройстве управления: на каком устройстве обработки и преобразования информации 2 и какие именно параметры должны быть изменены, автономное устройство управления 5 отправляет сигнал через канал связи 4, приемопередающую антенну 3, блок передачи информации на канал связи 20, шину обмена данными 14 в центральный процессор 15 контроллера управления 12. Центральный процессор 15 посылает сигнал в блок хранения оперативной информации 17 через шину обмена данными 14 для изменения параметров управления, также при необходимости посылает сигнал в частотный привод 11 через блок ввода информации от исполнительного механизма 13 для изменения уставок.
После выполнения команды на изменение уставок и параметров центральный процессор 15 отправляет на автономное устройство управления 5 через канал связи 4 сигнал о подтверждении выполнения операции.
Кроме того, оператор визуально контролирует изменяемые параметры в реальном времени на автономном устройстве управления 5.
Преимущества заявленного способа и устройства.
Применение заявленного способа и устройства при добыче нефти на месторождениях, имеющих механизированный фонд скважин, позволяет получить значительный экономический эффект вследствие следующих обстоятельств.
Комплекс функционирует по безлюдной технологии, то есть уменьшается количество обслуживающего персонала.
Уменьшается время простоя оборудования вследствие более быстрого реагирования на аварийные ситуации на основе объективной информации, получаемой в реальном масштабе времени.
Оптимальные режимы работы по каждой скважине подбираются и анализируются квалифицированным персоналом, имеющим доступ к устройствам обработки и преобразования информации из любой географической точки, имеющей связь через интернет, то есть нет необходимости находиться непосредственно на месторождении.
Дает возможность проводить исследования работы на скважинах с удаленных рабочих мест.
На основе полученных данных от каждой скважины (исполнительного механизма) за длительный период эксплуатации обеспечивается возможность анализа работы всего месторождения в целом и перспектив его дальнейшей эксплуатации.
Сокращается время на обустройство новых месторождений, так как устройства обработки и преобразования информации являются независимыми от географического положения автономных мобильных устройств.
Получаемая информация от автономных мобильных устройств заявленной системы является объективной и не подвержена влиянию человеческого фактора.
Частотный преобразователь 11 может быть любого типа, оснащенный средствами измерения и вычисления необходимых параметров, таких как частота, ток, момент на валу двигателя, потребляемая мощность и другие. Например, частотный преобразователь фирмы ABB ACS800-1 f7b42.aspx?productLanguaqe=us&countrv=RU
Контроллер управления 12 может быть любого типа, оснащенный средствами связи через интернет, например Simatic S7-200 с центральным процессором CPU226 o&nodeid0=10805245&lanq=en&siteid=cseus&aktprim=0&extranet=standard&viewreg=WW&objid=10805150&treeLanq=en,
оснащенный модемом GSM/GPRS Modem MD720-3, с приемопередающей антенной ANT794-MR o&nodeid0=10805245&lanq=en&siteid=cseus&aktprim=0&extranet=standard&viewreq=WW&objid=24283725&treeLanq=en
Автономное устройство управления 5 - это любое компьютерное устройство, оснащенное средствами связи с интернетом, дисплеем и клавиатурой.
Устройство визуализации данных 6 - любое компьютерное устройство, оснащенное средствами связи с интернетом и имеющее средства для графического отображения информации.
Мобильное устройство связи 6 - устройство приема текстовых сообщений, имеющее связь с системой интернет, например сотовый телефон.
Блок местного управления и индикации 19 - любой IBM совместимый компьютер, имеющий связь с интернетом и оснащенный дисковой памятью для долговременного хранения данных.
Все перечисленное подтверждает промышленную применимость заявленных способа и устройства.
Техническая задача данного заявленного изобретения, а именно создание надежного способа информационного обеспечения и управления нефтедобычей в реальном масштабе времени и автоматизированной системы для осуществления этого способа, которые обеспечат непрерывный мониторинг с получением достоверной информации в реальном масштабе времени в любой заданный момент времени, с возможностью своевременного обнаружения отклонений от заданных режимов работы любого из «n» подключенных к заявленной автоматизированной системе исполнительных механизмов, а также с возможностью выбора оптимальных режимов работы исполнительных механизмов как в месте расположения этих исполнительных механизмов и устройств обработки и преобразования информации, а также в любой географической точке, где может быть обеспечена мобильная связь на устройствах, которые могут быть подключены на основании заявляемого изобретения как мобильные устройства связи, устройства визуализации данных, и возможностью управления работой исполнительных механизмов, выполнена.
Также обеспечено надежное хранение данных, поступающих от каждого исполнительного механизма и, соответственно, каждого устройства обработки и преобразования информации за все время эксплуатации, за счет их полного дублирования автономным устройством сбора и хранения данных.
Перечень позиций
Исполнительный механизм 1
Устройство обработки и преобразования информации 2
Приемопередающая антенна 3
Канал связи 4
Автономное устройство управления 5
Устройство визуализации данных 6
Мобильное устройство связи 7
Автономное устройство сбора и хранения данных 8
Трехфазная питающая сеть 9
Блок питания 10
Частотный преобразователь 11
Контроллер управления 12
Блок ввода информации от исполнительного механизма 13
Шина обмена данными 14
Центральный процессор 15
Запоминающее устройство 16
Блок хранения оперативной информации 17
Блок хранения постоянной информации 18
Блок местного управления и индикации 19
Блок передачи информации на канал связи 20
Блок связи с каналом связи 21
Шина обмена данными устройства сбора и хранения информации 22
Центральный процессор устройства сбора и хранения информации 23
Блок хранения данных 24
Блок сбора хранения оперативной информации 25
1. Способ информационного обеспечения и управления нефтедобычей в реальном масштабе времени, заключающийся в сборе первичной информации от «n» исполнительных механизмов, обработке и преобразовании ее соответствующим каждому исполнительному механизму устройством обработки и преобразования информации, передаче полученной информации через блок передачи информации на канал связи, далее через канал связи на автономное устройство управления, при этом каждое устройство обработки и преобразования информации содержит блок ввода информации от исполнительного механизма к центральному процессору, центральный процессор, посредством которого осуществляют обработку и преобразование информации, блок передачи информации на канал связи,
отличающийся тем, что
информацию на каждое устройство обработки и преобразования информации от соответствующего ему исполнительного механизма передают сначала на частотный преобразователь, а затем на блок ввода информации от исполнительного механизма, при этом в каждое устройство обработки и преобразования информации дополнительно вводят запоминающее устройство, с помощью которого осуществляют хранение оперативной и постоянной информации, состоящее из блока хранения оперативной информации и блока хранения постоянной информации, питание осуществляют через блок питания от трехфазной сети, а управление исполнительными механизмами осуществляют как автономным устройством управления, находящимся на удаленном доступе, соединенным с устройством обработки и преобразования информации через канал связи, так и устройством обработки и преобразования информации непосредственно, путем ввода дополнительно в устройство обработки и преобразования информации блока местного управления и индикации после получения ими через шину обмена данными информации от центрального процессора и исполнительного механизма через блок ввода информации от исполнительного механизма и частотный преобразователь, при этом путем обработки информации, поступающей на блок местного управления и индикации, вырабатывают управляющие воздействия и через шину обмена данными, центральный процессор, блок ввода информации от исполнительного механизма, частотный преобразователь осуществляют необходимые воздействия на исполнительный механизм, а дополнительный контроль за работой исполнительных механизмов осуществляют посредством как минимум одного мобильного устройства связи и как минимум одного устройства визуализации данных, находящихся на удаленном доступе, которые связаны с устройством обработки и преобразования информации через канал связи, кроме того, дополнительно вводят автономное устройство сбора и хранения данных, сигнал на которое поступает через блок связи с каналом связи и через шину обмена данными устройства сбора и хранения информации на центральный процессор устройства сбора и хранения информации, на блок хранения данных, блок сбора и хранения оперативной информации.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что устройства, расположенные на удаленном доступе, а именно устройство визуализации данных, мобильное устройство связи, автономное устройство управления, автономное устройство сбора и хранения информации, получают информацию от любого из «n» исполнительных механизмов и, соответственно, от любого из «n» устройств обработки и преобразования информации.
3. Автоматизированная система информационного обеспечения и управления нефтедобычей в реальном масштабе времени, содержащая «n» исполнительных механизмов, «n» устройств обработки и преобразования информации, соответствующих каждому исполнительному механизму, блок передачи информации на канал связи, канал связи, автономное устройство управления, при этом каждое устройство обработки и преобразования информации содержит блок ввода информации от исполнительного механизма к центральному процессору, центральный процессор, блок передачи информации на канал связи,
отличающаяся тем, что
система дополнительно содержит как минимум одно устройство визуализации данных, как минимум одно мобильное устройство связи, автономное устройство сбора и хранения данных, расположенные на удаленном доступе и связанные с каждым из «n» устройств обработки и преобразования информации через канал связи, при этом каждое из «n» устройств обработки и преобразования информации состоит из, частотного преобразователя, блока питания и контроллера управления, который, в свою очередь, содержит блок ввода информации от исполнительного механизма, центральный процессор, запоминающее устройство, состоящее, в свою очередь, из блока хранения оперативной информации и блока хранения постоянной информации, блок местного управления и индикации, а также шину обмена данными и блок передачи информации на канал связи, при этом автономное устройство сбора и хранения данных, расположенное на удаленном доступе, содержит блок сбора и хранения оперативной информации, центральный процессор устройства сбора и хранения информации, блок хранения данных, шину обмена данными устройства сбора и хранения информации, блок связи с каналом связи, при этом в каждом устройстве обработки и преобразования информации выход трехфазной цепи связан со входом блока питания и входом частотного преобразователя, вход-выход блока питания связан с первым входом-выходом частотного преобразователя, второй вход-выход которого связан с исполнительным механизмом, а третий вход-выход частотного преобразователя связан с первым входом-выходом блока ввода информации от исполнительного механизма контроллера управления, своим вторым входом-выходом блок ввода информации от исполнительного механизма связан с шиной обмена данными, с которой также связаны своими входами-выходами центральный процессор, блок местного управления и индикации, запоминающее устройство входом-выходом блока хранения оперативной информации, входом-выходом блока хранения постоянной информации, а также своим первым входом-выходом связан блок передачи информации на канал связи, второй вход-выход которого связан через приемопередающую антенну с каналом связи, с которым, в свою очередь, связаны своими входами-выходами как минимум одно автономное устройство управления, как минимум одно устройство визуализации данных, как минимум одно мобильное устройство связи, а также автономное устройство сбора и хранения данных, в котором с каналом связи связан первый вход-выход блока связи с каналом связи, второй вход-выход которого связан с шиной обмена данными устройства сбора и хранения информации, которая, в свою очередь, связана с входами-выходами центрального процессора устройства сбора и хранения информации, блоком хранения данных, блоком сбора и хранения оперативной информации
