Энергоснабжение — один из основных производственных процессов в инфраструктуре нефтегазовых месторождений, поэтому от эффективности управления им зависит функционирование инфраструктуры в целом. Месторождение имеет внушительное энергопотребление, и собственная энергетика крайне важна для обеспечения его работы. В то же время энергетическая сеть — достаточно дорогостоящий компонент, потому важно достичь оптимизации инвестиций в нее.
Энергоснабжение — один из основных производственных процессов в инфраструктуре нефтегазовых месторождений, поэтому от эффективности управления им зависит функционирование инфраструктуры в целом. Месторождение имеет внушительное энергопотребление, и собственная энергетика крайне важна для обеспечения его работы. В то же время энергетическая сеть — достаточно дорогостоящий компонент, потому важно достичь оптимизации инвестиций в нее. Нельзя сказать, что сегодня электроэнергетические задачи нефтегазодобывающей отрасли решаются неэффективно, но резервы повышения эффективности, безусловно, велики.
Во-первых, часть энергии покупается у сетевых компаний, поэтому необходимо четко планировать энергопотребление на годы вперед, чтобы своевременно формировать заявки. Во-вторых, анализ и планирование структуры электроснабжения сложно организованы: специалист вручную переносит схему электроснабжения на географическую карту местности месторождения, затем отдельно прорисовывает возможные варианты ее развития. В-третьих, система энергообеспечения зачастую управляется в отрыве от остальных систем инфраструктуры, что при эксплуатации может привести к нарушениям ее функционирования, авариям и другим серьезным последствиям.
Таким образом, резервы повышения эффективности управления процессами энергообеспечения месторождения кроются в его автоматизации и информатизации. Сегодня на рынке программного обеспечения существует множество информационных систем, так или иначе используемых в управлении обустройством месторождения. Но только в одной из них реализован анализ энергетической сети месторождения во взаимосвязи с другими объектами и системами обустройства. Речь идет о геоинформационной системе управления данными обустройства месторождения (ГИС УДОМ), интегрированной с программным комплексом для проведения энергетических расчетов EnergyCS.
В рамках современных требований к информационным системам, поддерживающим управление обустройством нефтегазового месторождения, они должны решать следующие задачи:
Наиболее эффективно эти задачи решают геоинформационные системы (ГИС), которые позволяют хранить и анализировать данные о месторождении в привязке к объектам инфраструктуры, отображаемым на цифровых картах местности. ГИС интегрируют технологии работы с базами данных, процедуры математического анализа и методы образно-картографического представления их результатов применительно к задачам накопления, обработки и представления разнообразной геопространственной информации.
Геоинформационные системы удобно использовать для визуализации и анализа системы энергоснабжения, так как, максимально наглядно отображая географические, технологические и другие параметры энергетической сети, они позволяют оптимизировать ее развитие и обеспечить следующие возможности:
Кроме того, очевидно, что руководство нефтегазовых холдингов стремится оптимизировать инвестиции в обустройство кустовых площадок, строительство сетей нефтесбора и энергетической инфраструктуры. Осуществить такую оптимизацию без объединения множества фактических и расчетных показателей в рамках единой информационной системы крайне проблематично.
ГИС УДОМ (рис. 1), интегрированная с EnergyCS, обеспечивает взаимосвязь системы энергообеспечения с другими производственными системами обустройства: нефтесбора, поддержания пластового давления. Система помогает принимать комплексное решение, исходя из множества критериев: географического положения, экономического и технологического обоснования, экологической обстановки
Инновационные возможности ГИС УДОМ:
На рынке программного обеспечения существует множество программ, с помощью которых можно проводить энергетические расчеты инфраструктуры нефтегазового месторождения. Проведем их сравнительный анализ и выясним, почему для ГИС УДОМ был выбран программный комплекс EnergyCS.
Программный комплекс РАСТР позволяет выполнять расчеты установившихся режимов в полном объеме. Программа признана в большинстве энергосистем РАО ЕЭС. Однако она оперирует абстрактной схемой замещения, графическое представление соответствует только расчетной схеме замещения. Кроме того, программа не позволяет выполнять расчеты токов коротких замыканий и потерь электрической энергии. Если остановить выбор на этой программе, придется решать проблемы интеграции еще и с другими программами.
Программный комплекс АРМ СРЗА, разработанный ПК «БРИЗ», позволяет выполнять расчеты токов коротких замыканий в полном объеме, особенно для целей расчета уставок релейных защит. Более того, комплекс может включать в свой состав модули расчета большинства имеющихся в энергосистемах релейных защит и выполнять специфические расчеты токов КЗ для этого. Для поставленной задачи программа имеет избыточную функциональность, но при этом не может выполнять расчеты установившихся режимов и уровней напряжения. Оперирует в основном абстрактной схемой замещения, несовместимой и непригодной для расчетов установившихся режимов и потерь электрической энергии.
Программный комплекс РТП-3, разработка ВНИИЭ, предназначен для расчетов потерь электрической энергии в сетях преимущественно среднего класса напряжения, при этом программа не справляется с расчетами токов короткого замыкания и расчетами установившихся режимов в сетях с произвольными классами напряжения. Кроме того, эта программа имеет усложненный интерфейс и не позволяет выполнить графическое представление сети в полном объеме.
Программный комплекс EnergyCS включает в себя модули EnergyCS Режим, EnergyCS ТКЗ, EnergyCS Потери. Все перечисленные модули способны работать с одной и той же моделью сети. Этот комплекс, как показала практика, предполагает наименьшие затраты на ввод новой модели, так как программы обладают дружественным интерфейсом. При этом немаловажным фактором является относительно низкая цена программы по сравнению с другими.
Ввод модели осуществляется с использованием встроенного графического редактора. Программа позволяет вводить расчетную модель как объектную модель сети, состоящую из линий трансформаторов, реакторов
Расчетная схема визуально приближается к стандарту начертания схемы электрической однолинейной. При этом по усмотрению расчетчика на ней могут наноситься параметры исходных элементов, параметры схемы замещения и расчетные параметры. Составом параметров, отображаемых на схеме, управляет расчетчик. Пример схемы приведен на рис. 2.
Программа EnergyCS Режим производит технические расчеты установившегося режима работы электроэнергетической сети и позволяет составлять прогноз ее развития на несколько лет вперед с учетом различных вариантов. Результаты расчетов через файл обмена передаются непосредственно в ГИС УДОМ для просмотра. Пример результатов расчета установившегося режима при заданных нагрузках на подстанциях месторождения приведен на рис. 3 — раскраска выполнена по степени загрузки электрооборудования. На рис. 4 приведен фрагмент схемы с раскраской по величине отклонения напряжения.
Специалисты ГИС УДОМ на основе расчетов в комплексе EnergyCS установившихся режимов и токов коротких замыканий дают экспертные оценки: с помощью ГИС УДОМ они определяют проблемные места энергетической сети и выдают рекомендации по их устранению. Также онианализируют, какуюреконструкцию и когда необходимо произвести для сохранения или достижения оптимального режима функционирования месторождения, рассчитывают ее стоимость. Например, если заказчики планируют разбурить новый куст, то с помощью ГИС УДОМ можно оценить необходимость строительства новой подстанции или увеличение потерь при использовании уже существующих.
В ближайших планах — глубокая интеграция ГИС УДОМ и EnergyCS, а такжепредоставление больших возможностей по управлению расчетами из внешних программ и расширение расчетной функциональности EnergyCS. Так, предполагается, чтообменданными моделей будет производиться без использования промежуточных форматов. Это позволит упростить работу ГИС УДОМ. Конечный пользователь сможет сам выполнять виртуальные операции — строительство, реконструкцию, консервацию, ликвидацию — с объектами обустройства месторождения, а система будет автоматически просчитывать, какие изменения в инфраструктуре они произведут и оценивать необходимые капиталовложения и затраты.