Системы измерительных датчиков для контроля технологических параметров бурения и ремонта нефтяных и газовых скважин Кедр

Назначение

Системы измерительных датчиков для контроля технологических параметров бурения и ремонта нефтяных и газовых скважин Кедр (далее - системы) предназначены для измерений силы натяжения, давления, уровня, температуры и концентрации газов в процессе строительства морских и сухопутных вертикальных, наклонно направленных и горизонтальных газовых и нефтяных скважин, регистрируемой технологическими компьютерами, серверами сбора и автоматизированными системами управления технологическими процессами верхнего уровня с использованием современных технологий.

Описание

Принцип действия систем основан на измерении цифровых сигналов от первичных измерительных преобразователей (далее - ПИП), установленных на контролируемых объектах, по измерительным каналам (далее - ИК) поступающие в станцию сбора данных. Полученную информацию станция посредством сети Ethernet или интерфейсам передает на сервер для дальнейшей визуализации и онлайн мониторинга при помощи программного обеспечения (далее -ПО) Drilling Control (Server), установленного на персональном компьютере оператора.

Системы представляют собой многофункциональную трехуровневую систему с централизованным управлением и распределенной функцией измерений

Первый уровень систем состоит из ПИП измерительных компонентов системы, производства Общества с ограниченной ответственностью «Геофизмаш», в том числе:

- датчики натяжения канатов серии Кедр ДНК

Условное обозначение: Кедр ДНК-АА-ВВ, где

АА - характеризует диапазон измеряемых усилий датчика в тонна-силах и принимает значения: 6, 10, 18, 30, 50.

ВВ — характеризует тип выходного сигнала датчика и принимает значения: пропуск параметра (цифровой выход по интерфейсу RS-485); Т (аналоговый выход по интерфейсу токовая петля 4-20 мА); ЦТ (одновременно цифровой и аналоговый выходы).

- датчики натяжения цепи серии Кедр ДНЦ

Условное обозначение: Кедр ДНЦ-АА-ВВ, где

АА - характеризует диапазон измеряемых усилий датчика в тонна-силах и принимает единственное значение 10.

ВВ — характеризует тип выходного сигнала датчика и принимает значения: пропуск параметра (цифровой выход по интерфейсу RS-485); Т (аналоговый выход по интерфейсу токовая петля 4-20 мА); ЦТ (одновременно цифровой и аналоговый выходы).

- датчики давления серии Кедр ДДИ

Условное обозначение: Кедр ДДИ-ААА-ВВВ-С-ЕЕ-НН, где

АА - характеризует диапазон измеряемых усилий датчика в МПа и принимает значения: 10, 25, 40, 100.

ВВВ — характеризует способ присоединения датчика к процессу и принимает значения: пропуск параметра (стандартная манометрическая резьба М20х1.5); О (открытая мембрана); БРС (стандартное быстроразъёмное присоединение).

С — характеризует величину потребления электрического тока датчиком и принимает значения: пропуск параметра (стандартное исполнение); L (ультранизкое потребление тока).

ЕЕ — характеризует тип выходного сигнала датчика и принимает значения: пропуск параметра (цифровой выход по интерфейсу RS-485); Т (аналоговый выход по интерфейсу токовая петля 4-20 мА); ЦТ (одновременно цифровой и аналоговый выходы)

H - характеризует способ индикации измеряемых и режимных параметров датчика и принимает значения: пропуск параметра (светодиодная индикация); И (OLED дисплей).

- датчики температуры серии Кедр ДТ

Условное обозначение: Кедр ДТ-ААА-В-С-EE, где

ААА - характеризует длину штанги с чувствительным элементом датчика в сантиметрах и принимает значения: 9, 50, 100, 150, 200.

В — характеризует способ присоединения датчика к процессу и принимает значения: пропуск параметра (погружной способ); Н (накладной способ).

С — характеризует величину потребления электрического тока датчиком и принимает значения: пропуск параметра (стандартное исполнение); L (ультранизкое потребление тока).

ЕЕ — характеризует тип выходного сигнала датчика и принимает значения: пропуск параметра (цифровой выход по интерфейсу RS-485); Т (аналоговый выход по интерфейсу токовая петля 4-20 мА); ЦТ (одновременно цифровой и аналоговый выходы).

- датчики уровня серии Кедр ДУ

Условное обозначение: Кедр ДУ(А)-ВВВ-СС, где

А - характеризует принцип измерения и тип датчика в целом и принимает значения: У (ультразвуковой); П (поплавковый).

ВВВ — характеризует диапазон измеряемых уровней датчиком в сантиметрах и принимает значения: 200, 240, 300, 350, 500.

СС — характеризует тип выходного сигнала датчика и принимает значения: пропуск параметра (цифровой выход по интерфейсу RS-485); Т (аналоговый выход по интерфейсу токовая петля 4-20 мА); ЦТ (одновременно цифровой и аналоговый выходы).

- газоанализаторы серии Кедр ГА

Условное обозначение: Кедр ГА-АААА-ВВ, где

АААА - характеризует измеряемый датчиком газ и принимает значения: СхНу (метан, горючие газы); H2S (сероводород); СО2 (диоксид углерода).

ВВ — характеризует тип выходного сигнала датчика и принимает значения: пропуск параметра (цифровой выход по интерфейсу RS-485); Т (аналоговый выход по интерфейсу токовая петля 4-20 мА); ЦТ (одновременно цифровой и аналоговый выходы).

- газоанализаторы хроматографические серии Кедр ГАХ

Условное обозначение: Кедр ГАХ-ААА, где

ААА - характеризует метод детектирования и тип газоанализатора в целом и принимает значения: ТКД (газоанализатор хроматографический с термокаталитическим детектором); ПИД (газоанализатор хроматографический с пламенно-ионизационным детектором).

ПИП каждой измеряемой физической величины отличаются метрологическими и основными техническими характеристиками, указанными в таблицах 2-3.

Второй уровень образован логическим программируемым контроллером серии Кедр УСО производства ООО «Геофизмаш» с модулями ввода цифровых и аналоговых сигналов -комплексный компонент системы.

Третий уровень предназначен для настройки, накопления и отображения измерительной информации и состоит из панели оператора и автоматизированного рабочего места (далее - АРМ) на базе персонального компьютера, с программным обеспечением Drilling Control (Server) производства ООО «Геофизмаш» (свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2016612315)

В зависимости от компоновки и количества измерительных каналов (далее - ИК) сама система может принимать условное обозначения: [1][2][3][4].[5][6][7][8][9][10].[11][12][13]

[1] [2][3][4] - это шифр, присвоенный ООО «Геофизмаш» для обозначения конструкторской документации, согласно которой происходит серийный выпуск изделия. Принимает единственное значение «МКЦБ»;

[5][6][7][8][9][10] — обозначает классификацию изготовляемого серийного изделия согласно единой системе конструкторской документации (ЕСКД), где:

[5] [6] — относит систему к пункту ЕСКД «Устройства и системы контроля и регулирования параметров технологических процессов, средства телемеханики, охранной и пожарной сигнализации». Принимает единственное значение «42»;

[7] - относит систему к подпункту вышестоящего пункта «устройства и системы контроля и регулирования параметров технологических процессов электрические». Принимает единственное значение «1»;

[8] - относит систему к подпункту вышестоящего пункта «системы и комплексы контроля и регулирования». Принимает единственное значение «4»;

[9] - относит систему к подпункту вышестоящего пункта «с произвольным расположением объектов». Принимает единственное значение «5»;

[10] - относит систему к подпункту вышестоящего пункта «непрерывного контроля». Принимает единственное значение «1»;

[11] [12][13] - означает порядковый номер для документации подобных серийных изделий и их исполнений. Может принимать значения от 101 до 999, что и характеризует конкретное исполнение поставляемой системы;

ПИП и связующие компоненты образуют измерительные каналы (далее - ИК). Перечень ИК и их состав с указанием диапазонов измерений, приведенной погрешности, относительной погрешности или абсолютной погрешности представлены в таблице 2.

Заводской номер системы в виде цифрового обозначения, наносится на корпус специального флеш-накопителя производства ООО «Геофизмаш» методом лазерной гравировки, а также дублируется в формуляре системы типографским способом. Флеш-накопитель поставляется совместно с системой. На данном флеш-накопителе находится исчерпывающая информация о комплектности конкретной системы и её исполнения, а также о всех её составляющих, в том числе скан-копии паспортов всех элементов системы. Вся информация на флеш-накопителе защищена так называемой «хеш суммой», которая представляет из себя большое число и может быть прочитана стандартными средствами любой операционной системы (например, Windows). «Хеш сумма» всех поставляемых систем сохраняется на сервере ООО «Геофизмаш» с привязкой к заводскому номеру конкретной системы. При любом изменении содержимого флеш-накопителя (будь то подмена или редактирование файлов), «хеш сумма» флеш-накопителя изменяется, что свидетельствует о несанкционированном доступе к её содержимому.

Заводские номера каждого ПИП, входящего в состав системы, в виде цифрового обозначения, наносятся на корпус каждого ПИП методом лазерной гравировки, а также дублируются в формуляре системы типографским способом.

Знак поверки наносится на свидетельство о поверке в соответствии с действующими нормативными и правовыми актами по проведению поверки. Пломбирование механическим способом не предусмотрено, т. к. система и информация о ней защищены цифровым способом.

Общий вид компонентов систем представлен на рисунках 1-9.

А

Б

Рисунок 1 - А и Б - общий вид датчиков натяжения каната серии Кедр ДНК

Рисунок 2 - Общий вид датчиков натяжения цепи серии Кедр ДНЦ

Рисунок 3 - Общий вид датчиков давления серии Кедр ДДИ

В

Г

Рисунок 4 - В и Г - общий вид датчиков температуры серии Кедр ДТ

Рисунок 5 - Общий вид датчиков уровня серии Кедр ДУ

Рисунок 6 - Общий вид газоанализаторов серии Кедр ГА

Д

Е

Ж

Рисунок 7 - Д, Е и Ж - общий вид газоанализаторов хроматографических серии Кедр ГАХ

Рисунок 8 - общий вид среднего уровня (взрывозащищённые контроллеры серии Кедр УСО)

Рисунок 9 - Общий вид верхнего уровня

Программное обеспечение

ПО обеспечивает реализацию функций системы измерительных датчиков на базе внутреннего встроенного ПО измерительных датчиков и внешнего ПО панели оператора и автоматизированного рабочего места (далее - АРМ) на базе персонального компьютера, с программным обеспечением Drilling Control (Server) производства ООО «Геофизмаш» (Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2016612315).

Для преобразования измерительных аналоговых сигналов в цифровой эквивалент используются алгоритмы, реализованные во внутреннем ПО датчиков и записанные в постоянной памяти соответствующего датчика. Внутреннее ПО устанавливается в энергонезависимую память датчиков системы на заводе-изготовителе во время производственного цикла. Внутреннее ПО недоступно для потребителя и возможность самостоятельного внесения преднамеренных и непреднамеренных изменений в ПО исключается двумя способами: механическим (электрические платы датчиков с впаянными контроллерами и места электрических присоединений к контактам плат заполнены разрушаемым компаундом) и цифровым способом (взаимодействие со внутренним ПО датчиков реализовано в рамках собственного протокола разработки ООО «Геофизмаш» со специализированными ключами подтверждения команд).

Внешнее ПО устанавливается на ПК. Внешнее ПО предназначено для конфигурирования и обслуживания датчиков системы, для регистрации, архивации и визуализации технологического процесса на АРМ верхнего уровня инженеров-технологов, и не влияет на метрологические характеристики датчиков. Внешнее ПО системы защищено от несанкционированного доступа, изменения алгоритмов и установленных параметров двумя цифровыми способами: лицензия и защита программного продукта обеспечивается персональным физическим ключом Senselock EL-STD 64K (вида флеш-накопителя для порта USB компьютера с нанесённым на корпусе заводским номером методом лазерной гравировки) и путем создания в ПО пользователя с назначенными правами конфигурирования системы с персональным именем («логином») и паролем.

Идентификационные данные программного обеспечения внешнего ПО представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Идентификационные данные внешнего ПО

Уровень защиты программного обеспечения от непреднамеренных и преднамеренных изменений соответствует уровню «высокий» согласно Р 50.2.077-2014.

Технические характеристики

Таблица 2 - Метрологические характеристики ИК

Продолжение таблицы 2

Таблица 3 - Основные технические характеристики

Продолжение таблицы 3

Знак утверждения типа

наносится на эксплуатационную документацию типографским способом.

Комплектность

Таблица 4 - Комплектность средства измерений

Сведения о методах измерений

Приведены в пунктах 1.4 «Устройство и работа», 2.4 «Устройство и работа», 3.4«Устройство и работа», 4.4 «Устройство и работа», 5.4 «Устройство и работа», 6.4 «Устройство и работа», 7.4 «Устройство и работа», 8.4 «Устройство и работа», 9.4 «Устройство и работа», 10.4 «Устройство и работа» документа 37810685РЭ-26.51.66-001.РЭ Руководство по эксплуатации.

Нормативные документы

ГОСТ Р 8.596-2002 ГСИ. Метрологическое обеспечение измерительных систем. Основные положения;

Приказ Росстандарта от 22 октября 2019 г. № 2498 «Об утверждении государственной поверочной схемы для средств измерений силы»;

Приказ Росстандарта от 20 октября 2022 г. № 2356 «Об утверждении Государственной поверочной схемы для средств измерений избыточного давления до 4000 МПа»;

Приказ Росстандарта от 30 декабря 2019 г. № 3459 «Об утверждении Государственной поверочной схемы для средств измерений уровня жидкости и сыпучих материалов»;

ГОСТ 8.558-2009 ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений температуры№

Приказ Росстандарта от 31 декабря 2020 г. № 2315 «Об утверждении Государственной поверочной схемы для средств измерений содержания компонентов в газовых и газоконденсатных средах»;

ТУ 26.51.66-118-37810685-2021 Системы измерительных датчиков для контроля технологических параметров бурения и ремонта нефтяных и газовых скважин Кедр. Технические условия.