РГАСНТИ 50.01.81, 50.01.75
ISSN 0132-2222
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ
АВТОМАТИЗАЦИЯ,
ТЕЛЕМЕХАНИЗАЦИЯ
И СВЯЗЬ
В НЕФТЯНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
SCIENTIFIC-TECHNICAL JOURNAL
AUTOMATION, ÒELEMECHANIZATION
AND COMMUNICATION
IN OIL INDUSTRY
12 2015
МОСКВА ВНИИОЭНГ
Стр.2
АВТОМАТИЗАЦИЯ,
ТЕЛЕМЕХАНИЗАЦИЯ И СВЯЗЬ
В НЕФТЯНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Научно-технический журнал
Выходит 12 раз в год
РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ:
Абрамов Г.С. (главный редактор) – д-р экон. наук,
канд. техн. наук, ТК 024 "Метрологическое обеспечение
добычи и учета углеводородов";
Бакуменко А.В. – д-р техн. наук, ген. директор
ОАО "МРТИ РАН";
Вороненко А.В. – канд. физ.-мат. наук, ген. директор
ООО "НПП "Годсиб";
Григорьев Л.И. (зам. главного редактора) – д-р техн. наук,
профессор, зав. кафедрой РГУ нефти и газа им. акад.
И.М. Губкина;
Гуревич М.С. – член Наблюдательного Совета
ООО "Инфракрасные и микроволновые системы",
действительный член РМА;
Джавадов Н.Г. – д-р техн. наук, профессор, акад.
Международной и Азербайджанской Инженерной
Академий, ген. директор ПО "Промавтоматика";
Кизина И.Д. – канд. техн. наук, главный менеджер по
науке ОАО "Нефтеавтоматика", директор Департамента
ИАСУ;
Костогрызов А.И. – д-р техн. наук, профессор, главный
научный сотрудник, Институт проблем информатики
РАН;
Кузяков О.Н. – д-р техн. наук, доцент, зав. кафедрой
ТГНГУ;
Кучумов Р.Я. – д-р техн. наук, профессор, РГУ нефти и
газа им. акад. И.М. Губкина;
Лачков А.Г. (зам. главного редактора) – ген. директор
ОАО "ВНИИОЭНГ";
Лукьянов Э.Е. – д-р техн. наук, зам. ген. директора по
науке НПП геофизической аппаратуры "Луч";
Молчанов А.А. – д-р техн. наук, профессор, Национальный
минерально-сырьевой университет "Горный";
Сабиров А.И. – канд. техн. наук, ген. директор ООО "НПП
"ГКС";
Сидоров В.В. – канд. техн. наук, зав. кафедрой РГУ нефти
и газа им. акад. И.М. Губкина;
Слепян М.А. – канд. техн. наук, д-р экон. наук,
ген. директор ООО НПФ "Нефтеавтоматика";
Терехина Г.В. – с. н. с., ОАО "ВНИИОЭНГ";
Фафурин В.А. – д-р техн. наук, первый зам. директора по
научной работе ФГУП "ВНИИР"
Ведущий редактор: Г.В. Терехина
Компьютерный набор: В.В. Васина
Компьютерная верстка: Т.Д. Диатроптова
Корректор: Н.В. Шуликина, Н.Г. Евдокимова
Декабрь 2015 г.
СОДЕРЖАНИЕ
СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ, АВТОМАТИЗАЦИИ, ТЕЛЕМЕХАНИЗАЦИИ
И СВЯЗИ
Копытов Д.В., Кузнецов М.Н., Бабенков М.В., Гуревич Д.В. Опыт
применения ультразвукового сканирования с помощью волн Лэмба
при контроле днищ резервуаров ...........................................................................4
Слинкина С.В., Музипов Х.Н. Акустический способ передачи информации
с забоя при турбинном бурении скважин .................................................6
Шаньгин Е.С., Колесник С.В. Вопросы автоматизации нефтяных промыслов
.................................................................................................................. 10
ИНФОРМАЦИОННЫЕ, ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ, ЭКСПЕРТНЫЕ,
ОБУЧАЮЩИЕ СИСТЕМЫ
Башлыков А.А. Интеллектуальные системы поддержки принятия
управляющих решений как средство повышения безопасности человеко-машинного
управления сложными технологическими объектами ............ 13
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И ПРОГРАММНОЕ
ОБЕСПЕЧЕНИЕ
Степанкина О.А., Абрамов А.C. Системные основы постановки и решения
задач прогнозирования для автоматизированного диспетчерского
управления процессами нефтегазового производства ................................ 19
Марков П.В., Родионов С.П. Метод ускорения серийных численных
расчетов уравнений многофазной фильтрации в пористой среде с помощью
непрерывных групп симметрий............................................................. 23
Игошин Д.Е. Численное определение проницаемости в среде периодической
структуры, образованной разветвляющимися каналами ............... 30
Максимов А.Ю. Поведение капли несмачивающей жидкости в трехмерной
модели пористой среды ......................................................................... 34
Тагирова К.Ф., Вульфин А.М., Рамазанов А.Р., Фатхулов А.А. Модифицированный
алгоритм определения текущих параметров работы
СШНУ по данным динамометрирования .......................................................... 37
Карманов А.В., Росляков Д.А. Оценка эксплуатационных показателей
надежности магистральных насосов магистральных нефтепродуктопроводов
............................................................................................................... 41
Федоренко В.В., Слюсарев Г.В., Белов В.В. Теоретико-игровая модель
системной надежности многониточного трубопровода .................................. 45
Галлямов И.И., Гимазетдинова Н.В., Савочкин В.И. Намагничивание
металла трубы полосовым постоянным магнитом ..................................... 49
ЮБИЛЕЙНЫЕ ДАТЫ
Владимиру Николаевичу Есауленко – 75 лет!................................................... 51
Информационные сведения о статьях ................................................................ 53
Перечень статей, опубликованных в НТЖ "Автоматизация, телемеханизация
и связь в нефтяной промышленности" в 2015 году ............................ 59
ОАО "ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ОРГАНИЗАЦИИ, УПРАВЛЕНИЯ И ЭКОНОМИКИ НЕФТЕГАЗОВОЙ
ПРОМЫШЛЕННОСТИ"
ОАО "ВНИИОЭНГ", 2015
Стр.3
AUTOMATION,
TELEMECHANIZATION
AND COMMUNICATION IN OIL INDUSTRY
Scientific-Technical Journal
№ 12
CONTENTS
MEASURING, AUTOMATION, TELEMECHANIZATION
AND COMMUNICATION FACILITIES
Kopytov D.V., Kuznetsov M.N., Babenkov M.V., Gurevich D.V. Experience
of ultrasound scanning with Lamb wave when controlling tank bottoms
.................................................................................................................. 4
Slinkina S.V., Muzipov Kh.N. Acoustic technique of transmitting information
from a well bottom when using turbine drilling of wells ...................... 6
Shangin E.S., Kolesnik S.V. The problems of oil fields automation ............. 10
INFORMATIONAL, MEASURING, EXPERT, EDUCATIONAL SYSTEMS
Bashlykov A.A. Intellectual systems supporting managerial decisionmaking
as means of enhancing security of man-machine control over
complicated technological objects .................................................................. 13
MATHEMATICAL MODELING AND SOFTWARE
Stepankina O.A., Abramov A.S. System principles of forecasting tasks
formulation and solution for the automated supervising control in oil and
gas industry ..................................................................................................... 19
Markov P.V., Rodionov S.P. The method of accelerations of serial numerical
calculations for multiphase flow equations in porous media using continuous
groups of symmetries ......................................................................... 23
Igoshin D.E. Numerical determination of permeability in cyclic structure
media formed by branching channels ............................................................. 30
Maximov A.Yu. Behaviour of the non-wetting liquid droplet in the threedimensional
model of a porous medium ......................................................... 34
Tagirova K.F., Vulfin A.M., Ramazanov A.R., Fatkhulov A.A. Modified
algorithm of definition of current parameters of a sucker-rod pumping unit
operation based on dynamometry data ............................................................ 37
Karmanov A.V., Roslyakov D.A. Assessment of pumps operational reliability
of main petroleum product pipelines ..................................................... 41
Fedorenko V.V., Slyusarev G.V., Belov V.V. Game-theoretic model of
system reliability of a multiple pipeline .......................................................... 45
Gallyamov I.I., Gimazetdinova N.V., Savochkin V.I. Pipe metal magnetization
by permanent magnetic bar .................................................................. 49
JUBILEE DATES
Vladimir Nikolaevich Esaulenko celebrates his 75th anniversary ................... 51
Information about the articles ......................................................................... 56
List of articles published in Scientific-Technical Journal "Automation,
Telemechanization and Communication in Oil Industry" in 2015 .................. 59
Учредитель журнала – ОАО "ВНИИОЭНГ"
Генеральный директор – А.Г. Лачков
Индекс журнала
58504 – по каталогу Агентства "Роспечать",
10338 – по объединенному каталогу
10339
"Пресса России".
Свидетельство о регистрации средства массовой
информации ПИ № 77-12331 от 10.04.2002 г.
Журнал по решению Президиума ВАК Минобразования
и науки РФ входит в "Перечень ведущих рецензируемых
научных журналов и изданий, в которых
должны быть опубликованы основные научные
результаты диссертаций на соискание ученых степеней
кандидата и доктора наук".
Журнал включен в Российский индекс научного
цитирования.
12 issues per year
Адрес редакции: 117420 Москва,
ул. Наметкина, д. 14, корп. 2, ОАО "ВНИИОЭНГ".
Тел. ред.: 332-00-35, 332-00-49.
Адрес электронной почты: ,
www.vniioeng.mcn.ru
Подписано в печать 09.11.2015 г. Формат 84108 1
/16
Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. печ. л. 6,72.
Уч.-изд. л. 6,8. Тираж 1500 экз. Заказ № 79.
Цена свободная. ОАО "ВНИИОЭНГ" № 6078.
Печатно-множительная база ОАО "ВНИИОЭНГ".
117420 Москва, ул. Наметкина, д. 14, корп. 2.
.
При перепечатке материала ссылка на издание обязательна.
Мнение редакции не всегда совпадает с мнением автора материала.
Стр.4
СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ, АВТОМАТИЗАЦИИ,
ТЕЛЕМЕХАНИЗАЦИИ И СВЯЗИ
УДК 620.1:622.276; 622.279
ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ УЛЬТРАЗВУКОВОГО СКАНИРОВАНИЯ С ПОМОЩЬЮ
ВОЛН ЛЭМБА ПРИ КОНТРОЛЕ ДНИЩ РЕЗЕРВУАРОВ
Д.В. Копытов, М.Н. Кузнецов, М.В. Бабенков, Д.В. Гуревич
(ОАО "Системы и технологии обеспечения безопасности. Техдиагностика")
Контроль состояния днищ резервуаров представляет
собой техническую задачу, осложненную рядом
факторов:
– проведение визуального и измерительного контроля
металла днищ резервуаров возможно только с
внутренней стороны. Днища резервуаров подвержены
воздействию и рабочей среды, и электрохимических
процессов, проходящих в грунте, что вызывает разнообразные
дефекты на обеих поверхностях днища;
– выявление возникающих в днищах резервуаров
дефектов возможно с помощью существующих методик
ультразвукового контроля (УЗК), но в силу организационно-технологических
причин контроль, как
правило, проводится в сжатые сроки, при этом необходимо
проконтролировать достаточно большие площади,
использование традиционного УЗК на таких
площадях (часто более 500 м2) трудоемко.
Существующие в настоящее время перспективные
приборные комплексы для контроля днищ резервуаров
достаточно дороги и требуют наличия квалифицированного
персонала.
С целью оценки перспективности УЗК с использованием
волн Лэмба [1] для контроля днищ резервуаров
предприятием "Техдиагностика" был проведен
комплекс экспериментальных работ, включающий изготовление
экспериментальных образцов, отработку
на них методики контроля, а также апробацию методики
на объектах нефтегазовой отрасли. Нормативнотехническая
документация (НТД) по ультразвуковому
контролю с использованием волн Лэмба к настоящему
моменту отсутствует, поэтому в эксперименте ставилась
задача также подобрать оптимальные параметры
настройки оборудования. Краткие результаты этих
работ представлены ниже.
Общий принцип поиска дефектов состоит в посылке
импульса вдоль листа и приеме его частичного
отражения от дискретного дефекта. При этом расстояние
до точки отражения от дефекта оценивается на
экране дефектоскопа, по времени пробега импульса.
Нормальные волны Лэмба характерны тем, что распространяются
только в плоских листах на весьма
большие расстояния с охватом своим фронтом всей
толщины листа. Особенностью контроля с помощью
волн Лэмба является то, что плоскость фронта волн
ориентирована нормально к поверхности объекта, поэтому
по полученному эхо-сигналу от дефекта невозможно
определить, на какой из поверхностей листа
(верхней или нижней) он расположен.
4
Возникновение различных мод волн Лэмба определяется
соотношением следующих параметров контроля:
угол ввода, частота и толщина листа, при этом
можно генерировать как волны изгиба, так и волны
растяжения-сжатия. Предпочтителен выбор параметров,
возбуждающих волны растяжения-сжатия (волны
типа "S"), так как они в меньшей степени подвержены
ослаблению от поверхностного демпфирования, механического
контакта листа с жидкими или плотно
прилегающими к нему твердыми средами.
Экспериментальные работы были проведены на
резервуаре для амина производства фирмы TISSOT
(Франция), эксплуатируемого с 1975 г. Основные технические
характеристики резервуара, для справки,
приведены в табл. 1.
Таблица 1
Основные технические характеристики резервуара
Резервуар вертикальный цилиндрический
Наименование
оборудования
Изготовитель
Год изготовления
Год начала эксплуатации
Рабочие
параметры
Давление,
кгс/см2
Атмосферное
Корпус
Днище
Кровля
16000
16200
16000
TISSOT
(Франция)
1974
1975
Температура,
С
89
Основные элементы Диаметр, мм Толщина
стенки, мм
Рабочая среда
Амин
Материал
6,5…8,5 Е26.4NFA35501
8,0
5,0
Е26.4NFA35501
Е26.4NFA35501
Ультразвуковой контроль резервуара выполнялся
УЗ-дефектоскопом УД2В-П46 с преобразователями
MWB 70-2 и DA-301 (частота 2 МГц), MWB 70-4 (4 МГц).
Подбор требуемых мод волн Лэмба осуществлялся
для различных толщин образцов согласно данным
табл. 2.
Таблица 2
Угол
ввода
, град
Частота
ƒ,
МГц
60 2,0
70 2,0
70 4,0
Возникновение различных мод волн Лэмба при
толщине стального листа h, мм
4 5 6 7 8 9 10 11 12
S
–
65 2,0 A A
– A
S
S
–
–
A
–
S
S
S
–
S
S
S
–
–
A
S
–
A
S
S
–
–
S
–
–
–
–
–
–
Примечание. A – асимметричная мода; S – симметричная мода.
Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности 12/2015
Стр.5
СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ, АВТОМАТИЗАЦИИ, ТЕЛЕМЕХАНИЗАЦИИ И СВЯЗИ
На контролируемой поверхности были
размечены секторы, в центре каждого из
них намечены и зачищены до требуемой
шероховатости точки для установки преобразователей.
В каждой точке сетки
нанесена контактная смазка. Затем в каждую
точку устанавливались преобразователи
и проводилось их вращение со скоростью,
не превышающей скорость движения
секундной стрелки, с одновременным
слежением за экраном дефектоскопа.
При обнаружении эхо-сигнала на экране
дефектоскопа фиксировались направление
луча преобразователя и показание расстояния
до источника отражения сигнала в
положении максимальной амплитуды отраженного
импульса. Найденная зона отмечалась
на поверхности листа. Таким образом
зона предполагаемого дефекта локализовывалась
с помощью дальномера
дефектоскопа и фиксации положения преобразователя.
Если
эхо-сигнал проявлялся в широком
угловом секторе, то ширина зоны ограничивалась
двумя краевыми направлениями луча.
Все обнаруженные зоны предполагаемых
дефектов помечались мелом. Бездефектными
зонами металла считались такие,
в которых при сканировании с использованием
волн Лэмба на поисковой чувствительности
с учетом потерь, на экране дефектоскопа
не наблюдался эхо-сигнал.
По результатам сканирования выбранРис.
1. Схема экспериментального образца с искусственными
дефектами
Настройка прибора на поисковый уровень чувствительности
проводилась на экспериментальном
образце (рис. 1) с искусственными дефектами. Преобразователь
устанавливался в точку "О" на образце,
что соответствовало расстоянию 500 мм до искусственных
отражателей 1–4. Настройка уровня чувствительности
дефектоскопа осуществлялась путем выставления
уровня чувствительности до момента, когда амплитуда
эхо-сигнала от искусственного отражателя 2 составляла
100 % экрана дефектоскопа.
Ультразвуковое сканирование выполнялось триангуляционно-радарным
способом [2] на размеченных
участках днища резервуара (рис. 2) размером
1500×1500 см. Указанная триангуляционная система
сканирования позволила пеленговать дефект в трех
различных ракурсах.
ных фрагментов днища было обнаружено
три зоны предполагаемых дефектов, в которых
амплитуда эхо-сигнала составляла
до 30 % высоты экрана дефектоскопа. В
обнаруженных зонах проведен ультразвуковой
контроль сплошности с помощью
прямого преобразователя DA-301, настройка
УЗ-аппаратуры и контроль зоны
выполнялись с учетом требований ГОСТ
22727-88 [3]. В одной из проконтролированных
зон подтверждено наличие дефекта – утонение
основного металла днища до 4,5 мм. В двух других
зонах дефекты подтверждены не были.
Основные выводы и результаты эксперимента:
– ультразвуковой контроль с использованием волн
Лэмба позволяет при относительно малых затратах и
невысокой трудоемкости выявлять дефекты в плоских
листах: утонения, коррозионные язвы и другие на достаточно
больших расстояниях (500 мм);
– специальных требований к квалификации исполнителей
нет, контроль способны выполнять специалисты
ультразвукового контроля 2-го уровня;
– недостатком контроля является большое число
ложных индикаций, возникающих от контакта контролируемых
листов металла с жидкостями и другими
конструкциями.
Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности 12/2015
5
Стр.6