МҰНАЙ-ГАЗ ЦИКЛІНІҢ БАРЛЫҚ КЕЗЕҢДЕРІНДЕ ТЕХНОЛОГИЯЛЫҚ ПРОЦЕСТЕРДІ ОҢТАЙЛАНДЫРУ ҮШІН АВТОМАТТАНДЫРЫЛҒАН БАСҚАРУ ЖҮЙЕЛЕРІН (АБЖ ТП) ӘЗІРЛЕУ ЖӘНЕ ЕНГІЗУ

DEVELOPMENT AND IMPLEMENTATION OF AUTOMATED CONTROL SYSTEMS (ACS TP) TO OPTIMIZE TECHNOLOGICAL PROCESSES AT ALL STAGES OF THE OIL AND GAS CYCLE

Konyratbayev Sanzhar Kabylzhanovich

Student, Baishev University, Republic of Kazakhstan, Aktobe

Kadyrzhanov Aibolat Kadyrzhanovich

Student, Baishev University, Republic of Kazakhstan, Aktobe

Berkesheva Assel Salimzhanovna

Scientific supervisor, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Baishev University, Republic of Kazakhstan, Aktobe

Аңдатпа. Мақалада мұнай-газ өнеркәсібінің барлық өндірістік кезеңдерінде технологиялық процестерді басқарудың автоматтандырылған жүйелерін әзірлеу мен енгізудің өзекті мәселелері қарастырылған. АБЖ ТП қолдану арқылы кен орындарын игеру, ұңғымаларды бұрғылау, мұнай мен газды өндіру, тасымалдау және өңдеу процестерінің тиімділігін арттыру жолдары талданған. Сандық модельдеу, телеметрия, жасанды интеллект элементтері негізіндегі шешімдердің артықшылықтары мен оларды енгізудегі негізгі қиындықтар көрсетілген.

Abstract. The article discusses topical issues of development and implementation of automated technological process control systems at all production stages of the oil and gas industry. Ways to improve the efficiency of field development, well drilling, oil and gas production, transportation and processing processes using ACs TP are analyzed. The advantages of solutions based on elements of digital modeling, telemetry, artificial intelligence and the main difficulties in their implementation are shown.

Кілт сөздер: автоматтандырылған басқару жүйесі, мұнай-газ циклі, цифрландыру, технологиялық оңтайландыру, телеметрия.

Keywords: automated control system, oil and gas cycle, digitalization, technological optimization, telemetry.

Мұнай-газ саласы – жоғары технологиялық және күрделі өндірістік жүйелер кешені. Кен орындарын барлау мен игеруден бастап, дайын өнімді тұтынушыға жеткізуге дейінгі барлық кезеңдер көптеген өзара байланысты процестерден тұрады. Дәстүрлі басқару тәсілдері өндірістің қазіргі көлемі мен күрделілігі жағдайында жеткілікті тиімділік көрсете алмайды. Сондықтан автоматтандырылған басқару жүйелерін (АБЖ ТП) енгізу – саланың бәсекеге қабілеттілігін арттырудың негізгі факторларының бірі.

АБЖ ТП өндірістік процестердің сенімділігін жоғарылатып қана қоймай, ресурстарды үнемдеуге, апаттық жағдайларды азайтуға және экологиялық қауіпсіздікті қамтамасыз етуге мүмкіндік береді. Цифрлық трансформация мұнай-газ компанияларының стратегиялық даму бағытына айналып отыр.

Мұнай-газ цикліндегі технологиялық процестердің құрылымы. Мұнай-газ циклі шартты түрде келесі негізгі кезеңдерге бөлінеді:

1. Геологиялық барлау және модельдеу;
2. Ұңғымаларды бұрғылау және аяқтау;
3. Өндіру және қабат қысымын ұстау;
4. Жинау, дайындау және тасымалдау;
5. Өңдеу және дайын өнім шығару.

Әр кезеңде әртүрлі физикалық-химиялық процестер, күрделі жабдықтар мен энергетикалық жүйелер пайдаланылады. Олардың барлығы үздіксіз мониторинг пен дәл басқаруды талап етеді. АБЖ ТП осы міндеттерді бірыңғай ақпараттық кеңістікте шешуге бағытталған. ТП АБЖ - дағы дәл басқару - бұл қазіргі заманғы өлшеу құралдары, реттеу және ақпаратты өңдеу алгоритмдері негізінде берілген жоғары дәлдікпен технологиялық параметрлерді автоматты түрде қолдау.

АБЖ ТП архитектурасы мен негізгі элементтері. Заманауи автоматтандырылған басқару жүйесі көпдеңгейлі құрылымға ие:

1. Дала деңгейі: датчиктер, өлшеу аспаптары, атқарушы механизмдер;
2. Басқару деңгейі: PLC, RTU, жергілікті контроллерлер;
3. Оперативтік деңгей: SCADA, HMI, диспетчерлік пункттер;
4. Ақпараттық-аналитикалық деңгей: MES, ERP, деректер қоймасы, Big Data платформалары. Бұл көпдеңгейлі  құрылым өндірістік деректерді нақты уақыт режимінде жинауға, өңдеуге және басқару шешімдерін автоматты түрде қабылдауға мүмкіндік береді.

Ұңғымаларды бұрғылау және игерудегі АБЖ ТП.  Бұрғылау процесі – жоғары тәуекелді және қымбат операция. Автоматтандырылған жүйелер келесі мүмкіндіктерді қамтамасыз етеді:  бұрғылау параметрлерін (қысым, айналу жылдамдығы, момент) онлайн бақылау;  интеллектуалды аяқтау жүйелері арқылы қабат ағындарын реттеу; апаттық жағдайларды ерте анықтау;  қашықтан басқару және роботтандыру элементтері.  Ал  сандық егіз технологиясы бұрғылау барысын виртуалды модельмен салыстырып, оңтайлы режимді таңдауға жағдай жасайды.  Сандық егіз технологиясы бұрғылауда — бұл нақты бұрғылау ұңғымасының, жабдықтың және технологиялық процестердің компьютерлік (виртуалды) дәл көшірмесін жасау және оны нақты уақыттағы деректермен үздіксіз байланыстыра отырып басқару әдісі. Яғни, «сандық егіз» – ұңғыманың және бұрғылау қондырғысының математикалық-ақпараттық моделі, ол нақты объектідегідей жұмыс істейді және оның жағдайын алдын ала болжауға мүмкіндік береді.

Өндіру және қабат процестерін басқару. Мұнай мен газды өндіруде АБЖ ТП келесі міндеттерді орындайды: ұңғымалардың дебитін оңтайландыру;  сорғы-компрессорлық жабдықтың жұмысын бейімдеу;  қабат қысымын ұстап тұру жүйелерін басқару;  энергия тұтынуды төмендету.  Жасанды интеллект алгоритмдері тарихи деректер негізінде өндіру режимдерін болжайды және ұсыныстар қалыптастырады. Бұл өнімділікті 5–15 % арттыруға мүмкіндік береді.

Тасымалдау және өңдеу процестерін автоматтандыру. Магистральдық құбырлар мен мұнай өңдеу зауыттарында АБЖ ТП: ағын параметрлерін тұрақтандырады; ағып кетулерді анықтайды; технологиялық қондырғылардың өзара үйлесімді жұмысын қамтамасыз етеді; сапа көрсеткіштерін үздіксіз бақылайды. IIoT платформалары мыңдаған нүктеден ақпарат жинап, бірыңғай диспетчерлік орталыққа жеткізеді.

АБЖ ТП енгізудің тиімділігі.  Жүйелерді кешенді енгізу келесі нәтижелерге қол жеткізеді:  өндірістік шығындарды 10–20 % қысқарту;  жабдықтың тоқтап қалуын азайту; еңбек қауіпсіздігін арттыру;  экологиялық тәуекелдерді төмендету;  басқару шешімдерінің жеделдігі мен дәлдігін жоғарылату.  Мұнай-газ саласындағы АБЖ ТП - бұл адамның ең аз қатысуымен мұнай мен газды өндіруді, дайындауды, тасымалдауды және өңдеуді бақылауға, реттеуге және оңтайландыруға арналған технологиялық процестерді басқарудың автоматтандырылған жүйесі. Нақты уақытта датчиктерден деректерді жинайтын, оларды талдайтын және мұнай-газ объектілерінің жабдықтарын автоматты түрде басқаратын бағдарламалық және техникалық құралдардың бұл кешені.

Енгізу кезіндегі проблемалар және қиындықтар:

• ескі жабдықпен үйлесімділік;
• киберқауіпсіздік мәселелері;
• персоналдың цифрлық құзыреттілігінің жеткіліксіздігі;
• бастапқы инвестициялардың жоғары болуы.

Бұл мәселелерді кезең-кезеңмен модернизациялау, ашық стандарттарды пайдалану және кадрларды қайта даярлау арқылы шешуге болады. Автоматтандырылған басқару жүйелері мұнай-газ циклінің барлық кезеңдерінде технологиялық процестерді оңтайландырудың негізгі құралына айналды. Цифрлық технологияларды, телеметрияны және жасанды интеллектті кешенді пайдалану өндірістің тиімділігін едәуір арттырады, ресурстарды үнемдейді және қауіпсіздікті қамтамасыз етеді. Болашақта АБЖ ТП дамуы толық цифрлық кен орындары мен автономды өндірістерді құруға алып келеді.