Введение
1. Анализ проблем и задач комплексной автоматизации северных газовых промыслов 17
1.1. Газовый промысел как объект управления 17
1.1.1. Функционально-целевой анализ процессов (объектов) ГП 26
1.2. Анализ проблем и задач интеграции АСУ ТП и построения ИИУС газовых промыслов 34
1.2.1. Проблемы и требования интеграции АСУ ТП и построения ИИУС 34
1.2.2. Направления и основные принципы интеграции АСУ ТП 38
1.2.3. Уровни управления ГП 40
1.2.4. Тенденции развития ИИУС ГП 42
1.3. Анализ проблем автоматизации локальных технологических объектов газового промысла 43
1.3.1. Проблемы эксплуатации и задачи автоматизации газовых скважин (кустов газовых скважин) 43
1.3.2. Проблемы эксплуатации и автоматизации газосборной сети 47
1.3.3. Анализ проблем и постановка задачи предупреждения и ликвидации газовых гидратов в системах сбора и подготовки газа 49
1.4. Постановка основных задач оптимального управления газовым промыслом 52
1.5. Постановка задачи синтеза структуры ИИУС газового промысла 54
1.5.1. Постановка задачи выбора структуры ИИУС ГП на начальном этапе. 54
1.5.2. Схема метода решения задачи 56
1.6. Цель и задачи работы 59
Заключение по главе 1 61
2. Анализ и формализация технологических процессов добычи и подготовки газа 65
2.1. Формализованное описание технологических процессов функционирования газодобывающего предприятия 65
2.1.1. Агрегирование технологических процессов ГП 65
2.1.2. Пример агрегирования процессов добычи и подготовки газа 68
2.2. Построение моделей технологических процессов 71
2.2.1. Математические модели процессов подготовки газа 71
2.2.2. Имитационное моделирование процессов абсорбции 79
2.3. Модели агрегированных процессов 82
2.4. Формализованное описание процессов в информационно-управляющих системах 89
2.4.1. Основные конструкции и операции над процессами 90
2.4.2. Система, объекты, задание процесса 94
2.4.3. Алгоритмическая модель процесса 96
2.5. Принципы параметризации сцепленных процессов 98
2.5.1. Структура системы как свертка треков процессов 99
2.5.2. Описание подобных процессов 101
2.5.3. Обобщенные операторы, вложенность, блоки 104
2.6. Разработка моделей компонентов процессной модели 109
2.6.1. Косвенный контроль параметров газосборного коллектора - шлейфа
установки комплексной подготовки газа 109
2.6.2. Косвенный контроль расхода газа в газосборном коллекторе-шлейфе установки комплексной подготовки газа 116
Заключение по главе 2 119
3. Разработка алгоритмического и методиического обеспечения синтеза структуры ИИУС 121
3.1. Построение интегрированных систем управления 121
3.2. Основные направления интеграции в системах управления 122
3.3. Согласование решений — основная задача ИАСУ 124
3.4. Иерархия программного управления 128
3.5. Многоуровневая адаптация в ИАСУ 129
3.6. Декомпозиция общей задачи управления 130
3.7. Управление группой процессов 133
3.8. Принципы структурной декомпозиции ИИУС 137
3.9. Параметрическая и структурная оптимизация ИИУС 144
3.10. Размещение оборудования системы телемеханики газового промысла с применением методов графического анализа 154
3.11. Алгоритмы контроля, предупреждения и ликвидации газовых гидратов в системах сбора и промысловой подготовки газа 165
3.11.1. Описание постановки и алгоритма решения задачи «Косвенный контроль гидратообразования» 165
3.11.2. Описание постановки и алгоритма решения задачи «Косвенное измерение расхода метанола» 169
3.11.3. Постановка и алгоритм решения задачи «Автоматическое управление длительностью периодического открытия СК» 175
3.11.4. Описание постановки и алгоритма решения задачи «Аварийная защита от загидрачивания» 177
Заключение по главе 3 178
4. Практическая реализация ИИУС ГП и экспериментальная проверка разработанных методов и алгоритмов 180
4.1. Инженерная методика поэтапного проектирования, строительства и реконструкции АСУ ТП и ИИУС газовых промыслов 180
4.2. Система сбора, передачи и обработки информации кустов газовых скважин 189
4.2.1. Вариант автоматизации КГС на базе контроллеров с малым энергопотреблением и многопараметрических датчиков 193
Структура системы 193
Оценка энергопотребления 194
4.2.2. Вариант автоматизации КГС на базе контроллеров с малым энергопотреблением и вычислителей расхода 195
Структура системы 195
Оценка энергопотребления 197
4.3. Система управления подачей и распределением ингибитора гидратообразования (метанола) 198
4.3.1. Особенности объекта управления, влияющие на проектные решения по автоматизируемым функциям 198
4.3.2. Описание информационной модели объекта и системы управления 199
4.3.3. Цели и автоматизированные функции 201
4.3.4. Характеристика функциональной структуры 202
Подсистемы АС, функции и задачи, реализуемые в каждой подсистеме 202
4.4. АСУ ТП и ИИУС северных газовых промыслов 207
4.4.1. ИИУС ГП-1В валанжинского комплекса Ямбургского ГКМ 207
4.4.2. ИИУС ГП Заполярного ГНКМ 217
Заключение по главе 4 221
Заключение 223
Список литературы 225
Приложение 1 237
Приложение 2 242
