ӨНДІРУ ЖӘНЕ ӨҢДЕУ ПРОЦЕСТЕРІН ОҢТАЙЛАНДЫРУ

OPTIMIZATION OF PRODUCTION AND PROCESSING PROCESSES

Daulet Otegenovich Nursultanov

Student, Baishev University, Kazakhstan, Aktobe

Kairat Mirbolat

Student, Baishev University, Kazakhstan, Aktobe

Sartova Asima Musaevna

Scientific supervisor, Assistant Professor in the field of Education, Baishev University, Kazakhstan, Aktobe

Аңдатпа. Мақалада мұнай-газ кешеніндегі өндіру және өңдеу процестерін оңтайландырудың заманауи бағыттары қарастырылған. Кен орындарының геологиялық жағдайының күрделенуі, дәстүрлі қорлардың сарқылуы және экологиялық талаптардың күшеюі өндірісті басқарудың жаңа технологиялық тәсілдерін енгізуді талап ететіні негізделген. Зерттеуде ұңғымалар қорын интеллектуалдандыру, датчиктер мен телеметрия жүйелерін пайдалану, машиналық оқыту алгоритмдерін қолдану мәселелері талданады. Сонымен қатар қабатты гидродинамикалық модельдеу мен цифрлық егіздер технологиясының өндіру тиімділігін арттырудағы рөлі көрсетілген. Өңдеу процестерін оңтайландыру аясында шикізат сапасын басқару, ағындарды автоматты араластыру, тұзсыздандыру және тұрақтандыру режимдерін реттеу, онлайн-анализаторлар арқылы сапаны бақылау мәселелері қарастырылған. Технологиялық схемаларды жетілдіру және цифрлық интеграция негізінде «өндіру – тасымалдау – өңдеу» тізбегін кешенді басқару мүмкіндіктері айқындалған. Автоматтандырылған басқару жүйелерінің (АБЖ) өндірістегі стратегиялық маңызы көрсетіліп, SCADA және PLC негізіндегі басқару шешімдерінің тиімділігі сипатталған. Нәтижесінде цифрлық трансформация, жасанды интеллект элементтері және энергия үнемдеу технологиялары мұнай-газ кешенінің тұрақты дамуын қамтамасыз етудің негізгі құралдары екендігі тұжырымдалады.

Abstract. The article discusses modern directions of optimization of production and processing processes in the oil and gas complex. It is justified that the complication of the geological conditions of deposits, the depletion of traditional reserves and the intensification of environmental requirements require the introduction of new technological approaches to production management. The study analyzes the problems of intellectualization of well stock, the use of sensors and telemetry systems, the use of machine learning algorithms. The role of layered hydrodynamic modeling and digital twin technology in improving production efficiency is also shown.   As part of the optimization of processing processes, issues of quality management of raw materials, regulation of modes of automatic mixing of flows, desalination and stabilization, quality control through online analyzers are considered. Based on the improvement of technological schemes and digital integration, the possibilities of integrated management of the production – transportation – processing chain are identified.   The strategic importance of automated control systems (ACS) in production is demonstrated and the effectiveness of control solutions based on SCADA and PLC is described. As a result, it is concluded that digital transformation, elements of artificial intelligence and energy-saving technologies are the main tools for ensuring the sustainable development of the oil and gas complex.

Кілт сөздер: мұнай-газ кешені, өндіру, өңдеу, оңтайландыру, цифрлық егіз, АБЖ, SCADA, энергия тиімділігі.

Keywords: oil and gas complex, production, processing, optimization, digital twin, ACS, SCADA, energy efficiency.

Мұнай-газ кешені экономиканың стратегиялық маңызды салаларының бірі болып табылады. Қазіргі уақытта кен орындарының геологиялық жағдайының күрделенуі, дәстүрлі қорлардың сарқылуы және экологиялық талаптардың күшеюі өндірістік процестерді басқарудың жаңа тәсілдерін талап етеді. Осыған байланысты өндіру және өңдеу жүйелерін оңтайландыру – саланың бәсекеге қабілеттілігін қамтамасыз етудің басты құралы.

Цифрлық технологиялардың дамуы, өндірістік деректерді біріктіру және интеллектуалды шешім қабылдау жүйелерін қолдану өндіру мен өңдеу процестерін біртұтас технологиялық кешен ретінде қарастыруға мүмкіндік береді.

1. Өндіру процестерін оңтайландырудың негізгі бағыттары.

Ұңғымалар қорын интеллектуалдандыру. Қазіргі кен орындарында «ақылды ұңғыма» технологиялары кеңінен енгізілуде. Датчиктер мен телеметрия жүйелері келесі мүмкіндіктерді береді: қысым, температура, дебит көрсеткіштерін нақты уақыт режимінде бақылау;   сорғы жабдықтарының жұмыс режимін автоматты реттеу; апаттық жағдайларды алдын ала болжау. Машиналық оқыту алгоритмдері негізінде ұңғымалардың өнімділігін болжау және оңтайлы пайдалану режимдерін таңдау жүзеге асырылады.

Қабатты модельдеу және цифрлық егіздер. Гидродинамикалық модельдер көмегімен: өндіру сценарийлері бағаланады; су және газ айдау жүйелері реттеледі; қабатты ынталандыру әдістерінің тиімділігі анықталады. Цифрлық егіздер нақты объектінің динамикасын дәл бейнелеп, басқару шешімдерінің тәуекелін азайтады.

Энергия тиімділігін арттыру. Өндіру кезінде энергия шығыны едәуір үлесті құрайды. Оны төмендету үшін: сорғы және компрессор жабдықтарын оңтайлы жүктеу;  жылуды рекуперациялау; жаңартылатын энергия көздерін пайдалану қолданылады.

2. Өңдеу процестерін оңтайландыру. 

Шикізат сапасын басқару. Мұнай мен газ құрамының тұрақсыздығы өңдеу қондырғыларының икемді жұмысын талап етеді:  ағындарды автоматты араластыру;  тұзсыздандыру және тұрақтандыру режимдерін реттеу; онлайн-анализаторлар арқылы сапаны бақылау.

Технологиялық схемаларды жетілдіру. Өңдеу саласында келесі бағыттар перспективалы: селективті каталитикалық процестер; ауыр қалдықтарды терең өңдеу; мембраналық және адсорбциялық тазарту әдістері.

Цифрлық интеграция. «Өндіру – тасымалдау – өңдеу» тізбегін біріктіретін ақпараттық жүйелер:  өндірістік жоспарларды үйлестіреді;  тоқтап қалуларды азайтады;  тауарлық баланс дәлдігін арттырады.

Өндіру және өңдеу процестерін оңтайландыру технологиялық инновациялар мен цифрлық трансформацияны біріктіретін жүйелі тәсілді талап етеді. Цифрлық егіздерді құру, жасанды интеллект әдістерін қолдану, энергия үнемдеу технологияларын енгізу мұнай-газ кешенінің тұрақты дамуына жағдай жасайды. Бұл шаралар өндірістің тиімділігін арттырып қана қоймай, экологиялық жауапкершілікті қамтамасыз етеді.

3. Автоматтандырылған басқару жүйелерінің рөлі. Автоматтандырылған басқару жүйелері (АБЖ) – техникалық, өндірістік және ұйымдастырушылық процестерді заманауи ақпараттық технологиялар арқылы бақылау, талдау және басқаруды қамтамасыз ететін кешенді жүйелер. Олар өндіріс тиімділігін арттыруда, ресурстарды оңтайлы пайдалануда және қауіпсіздікті қамтамасыз етуде маңызды рөл атқарады. АБЖ ТП оңтайландырудың өзегі болып табылады және: барлық объектілерден деректер жинауды;  параметрлерді автоматты реттеуді;  диспетчерлік бақылау мен диагностика жүргізуді қамтамасыз етеді.  АБЖ өндірістегі барлық негізгі кезеңдерді автоматтандыруға мүмкіндік береді:

• Технологиялық параметрлерді (қысым, температура, шығын, деңгей) үздіксіз бақылау;
• Деректерді нақты уақыт режимінде өңдеу;
• Апаттық жағдайларды ерте анықтау;
• Қашықтан басқару мүмкіндігі;

Мысалы, мұнай-газ саласында SCADA жүйелері ұңғымалар мен магистральдық құбырларды бақылауға қолданылады, ал өнеркәсіптік деңгейде PLC контроллерлері жабдықтарды басқаруды жүзеге асырады. 1 суретте SCADA жүйесінің фрагменттері мен элементтері көрсетілген.

Сурет 1. SCADA жүйесінің фрагменттері мен элементтері

SCADA бағдарламалық жасақтамасы - бұл басқару компьютерлерінде жұмыс істеуге және SCADA жүйесіне тән функцияларды орындауға арналған SCADA қосымшаларын құруға қажетті барлық құралдарды ұсынатын интеграцияланған даму ортасы: бақылау, бақылау және деректерді жинау.

SCADA қосымшалары бүгінде көптеген өнеркәсіптік салаларда қолданылады және көлемі мен қызмет саласына қарамастан барлық компаниялар үшін таптырмас көмек болып табылады. SCADA бағдарламалық жасақтамасы күрделі SCADA қосымшаларын қарапайым және интуитивті түрде құру үшін ең қолайлы даму ортасы болып табылады.

SCADA қосымшалары бірнеше артықшылықтар береді, бірақ атап айтқанда, олар көптеген күнделікті және жалықтыратын тапсырмаларды орындау кезінде адамды алмастырады деп айтуға болады, бұл еңбек өнімділігін арттырады, дабылды тезірек басқаруға мүмкіндік береді және қоршаған ортаға қауіпті жағдайлардың пайда болу қаупін азайтады.

Автоматтандырылған басқару жүйелері – заманауи өндірістің стратегиялық құралы. Олар: тиімділікті арттырады,  қауіпсіздікті күшейтеді,  ресурстарды үнемдейді,  цифрлық экономикаға көшуге мүмкіндік береді.  Сондықтан АБЖ-ны дамыту мен енгізу – техникалық прогрестің және өнеркәсіптің тұрақты дамуының басты бағыттарының бірі болып саналады.