Моделирование системы автоматизации проектирования установок подготовки нефтегазовых продуктов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.12, кандидат технических наук Юнусов, Артур Русланович

• Юнусов, Артур Русланович
• кандидат технических наук
• 2008

Оглавление диссертации кандидат технических наук Юнусов, Артур Русланович

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ПРОБЛЕМ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И РЕАЛИЗАЦИИ УСТАНОВОК ПОДГОТОВКИ НЕФТЕГАЗОВЫХ ПРОДУКТОВ (УПНП).

1.1 Утилизация попутного нефтяного газа (ПНГ) - проблема нефтегазового комплекса России.

1.2 Анализ основных подходов к решению вопроса рационального использования ПНГ.

1.3 Проблемы инжиниринга и управления при реализации проектов утилизации ПНГ.

1.4 Информационные технологии и автоматизация проектирования (САПР) в жизненном цикле проекта УПНП.

1.5 Анализ подхода к проектированию основного технологического оборудования УПНП в виде технологических блоков.

ГЛАВА 2. СИНТЕЗ МОДЕЛИ ИНЖИНИРИНГОВЫХ ПРОЦЕССОВ

ПРОЕКТИРОВАНИЯ УПНП.

2.1 Концептуальный анализ процессов реализации модели жизненного цикла УПНП.

2.2 Модель инжиниринговых процессов УПНП.

2.3 Концептуальный синтез технологического процесса УПНП.

2.4 Алгоритм синтеза технологических процессов УПНП.

ГЛАВА 3. МОДЕЛЬ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ

ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ОПТИМИЗАЦИИ ПРОЦЕССОВ РЕАЛИЗАЦИИ УПНП.

3.1 Модель САПР основного технологического оборудования УПНП.

3.2 Разработка процессов компоновки УПНП.

3.3 Организационно-технологическая схема функционирования системы инжиниринга УПНГТ.

3.4 Синтез модели порядка запуска работ на реализацию инжиниринговых процессов.

ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ВНЕДРЕНИЯ ПОЛУЧЕННЫХ

МОДЕЛЕЙ.

4.1 Концептуальный подход к обустройству Чинаревского нефтегазоконденсатного месторождения (ЧНГКМ).

4.2 Структура комплекса установок по подготовке газа и конденсата ЧНГКМ.

4.3 Система управления инжинирингом УПНП.

4.4 Интегрированная система активного управления (ИСАУ) — технологичный инструмент реализации УПНП.

4.5 Проект установки низкотемпературной сепарации газа участка

1А Ачимовских отложений Уренгойского месторождения.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Моделирование системы автоматизации проектирования установок подготовки нефтегазовых продуктов»

На обустроенных нефтяных месторождениях России по официальным данным сжигается более 14 млрд. кубометров попутного нефтяного газа (ПНГ) в год. Основная часть объемов нефтяного газа формируется на удаленных месторождениях, доля которых продолжает увеличиваться за счет освоения шельфа морей. Следовательно, вопрос использования ПНГ является одной из важных задач развития нефтегазовых отраслей.

Традиционно принятая схема утилизации ПНГ предполагает строительство крупных газоперерабатывающих заводов совместно с разветвленной сетью газопроводов для сбора и доставки попутного газа. Реализация таких схем требует значительных капитальных затрат и времени, и, как правило, на несколько лет отстает от введенного в эксплуатацию месторождения. Использование таких технологий экономически целесообразно лишь на крупных производствах, где объемы перерабатываемого газа исчисляется миллиардами кубометров и поэтому необоснованно * при обустройстве территориально разобщенных средних и малых месторождений.

Задача утилизации малых объемов нефтяного газа может быть эффективно решена не только за счет новых технологий, но и за счет совершенствования методов проектирования локальных компактных установок подготовки нефтегазовых продуктов (УПНП), направленных на создание нетрадиционных технологических решений, внедрение блочно-модульного оборудования, что особенно актуально в условиях ограниченного пространства при добыче углеводородов с нефтегазовых платформ на шельфе морей. Поэтому разработка моделей системы автоматизации проектирования (САПР) установок подготовки нефтегазовых продуктов определяет актуальность темы диссертационной работы.

Цель работы — разработка и внедрение новых методов и моделей проектирования установок подготовки нефтегазовых продуктов, обеспечивающих согласованность работы основных составляющих единого комплекса: «проектирование технологического процесса подготовки газа — системы автоматизации проектирования — информатизация и управление инжинирингом», позволяющего принимать обоснованные технологические и конструкторские решения при реализации жизненного цикла локальных УПНП.

Для достижения поставленной цели сформулированы и решены следующие основные задачи исследования:

• концептуальный анализ технологических процессов УПНП с целью получения функциональной спецификации создаваемой системы;

• анализ математических моделей выбора современных технологических процессов подготовки газа и разработка алгоритма проектирования вариантов технологических схем установок подготовки нефтегазовых продуктов;

• создание алгоритмов конструирования основного технологического оборудования (ТО) и проектирования компоновки комплекса ТО; '

• разработка метода генерации организационно-технологической схемы проектирования УПНП;

• обоснование интегрированной системы автоматизированного проектирования и информатизации инжиниринга УПНП.

Научная новизна работы.

Впервые разработаны модели функционирования системного комплекса: «проектирование технологического процесса подготовки газа — системы автоматизации проектирования — информатизация и управление инжинирингом», определяющие процессы реализации локальных установок подготовки нефтегазовых продуктов.

Защищаемые положения.

1. Алгоритм проектирования технологических процессов установок подготовки нефтегазовых продуктов.

2. Алгоритм конструирования основного технологического оборудования и проектирования компоновки технологических блоков.

3. Метод генерации организационно-технологической схемы проектирования УПНГТ.

4. Интегрированная система автоматизированного проектирования и информатизации процессов реализации объектов УПНП.

Практическая ценность работы. Основные результаты работы внедрены и практически использованы при реализации проекта: «Комплексная поставка технологического оборудования для обустройства участка 1А Ачимовских отложений Уренгойского месторождения на период опытно-промышленной эксплуатации», 2007 год.

В ЗАО «Центральное конструкторское бюро нефтегазовой промышленности» применен метод генерации организационно-технологической схемы проектных работ. Практически подтверждено, что данный метод позволяет сократить срок проектирования технологического оборудования до 12% в зависимости от условий проведения работ.

Разработанные в диссертационной работе модели, алгоритмы и методы использованы в работе ООО «Управляющая компания «РусГазИнжиниринг» и могут быть использованы в инжиниринговых компаниях, проектных институтах и в конструкторских бюро в проектах обустройства нефтегазовых объектов.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-практических конференциях различного уровня: 2-ой и 3-ей международной практической конференции «ТЭК России: рынок инжиниринговых и строительных услуг» (г. Москва, 2006 и 2007); Московской международной конференции «Бензол 2006» (г. Москва,

2006); 7-ой научно-технической конференции «Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России» (г. Москва, 2007); международной конференции «Новая техника и технологии нефтегазопереработки в республике Казахстан 2007» (р. Казахстан, г. Алматы,

2007); международной конференции «Рынок сервисной услуг в нефтегазовой отрасли России: управление работой подрядчиков» (г. Москва, 2007);

Московской международной конференции «Попутный нефтяной газ 2007» (г. Москва, 2007); научно-техническом совете ООО «УК «РусГазИнжиниринг» (г. Подольск, 2007); конференции «Повышение эффективности использования попутного нефтяного газа» (г. Москва, 2007); II международной практической конференции «Эффективные решения по реконструкции действующих магистральных газопроводов» (р. Казахстан, г. Алматы, 2007).

Публикации. По материалам диссертации автором опубликовано 12 печатных работ, в том числе 2 в издании, рекомендованном Высшей аттестационной комиссией Министерства образования и науки Российской Федерации.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных выводов, списка использованных источников из 88 наименований. Содержание работы изложено на 131 страницах машинописного текста, содержит 28 рисунков и 10 таблиц.

Заключение диссертации по теме «Системы автоматизации проектирования (по отраслям)», Юнусов, Артур Русланович

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Составные части комплекса «технологический процесс подготовки газа — автоматизация проектирования - информатизация и управление инжинирингом» представлены во взаимосвязи, как единая управляемая система. Комплексность подхода обеспечивает не только локальные оптимумы на отдельных этапах реализации УПНП, но и глобальный оптимум всей системы.

2. Разработан алгоритм проектирования вариантов УПНП, который позволяет формировать схемы технологических процессов подготовки газа, выходные параметры которых служат основой для их ранжирования и проведения экономического анализа проекта.

3. Применительно к этапу проектирования основного технологического оборудования установок подготовки нефтегазовых продуктов реализованы методы функционально-физического анализа технических решений, что формализует процессы создания локальных компактных установок и позволяет их автоматизировать.

4. Разработан метод конструирования многофункциональных агрегатов и габаритных технологических блоков УПНП, что позволяет минимизировать капитальные затраты по объекту.

5. Разработан метод генерации организационно-технологической схемы проектных работ УПНП, который на стадии первоначального планирования позволяет построить модель функционирования комплексного инжинирингового процесса для обоснованного определения лимитов ресурсов на проектные работы и сроков выполнения этапов реализации УПНП.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Юнусов, Артур Русланович, 2008 год

1. Абдрашидов Р.Т., Колосов В.Г. Теория и практика регионального инжиниринга. — СПб.: 1998. 315с.

2. Автоматизация поискового конструирования/ Под ред. А.И. Половинкина. М.: Радио и связь, 1981. - 344 с.

3. Алгоритмы оптимизации проектных решений/ Под ред. А.И. Половинкина. М.: Энергия, 1976. - 264с.

4. Александров Н.И., Комков Н.И. Моделирование организации и управления решением научно-технических проблем. М.: Наука, 1988. — 216 с.

5. Анализ и моделирование производственных систем / Б. Г. Тамм, М. Э. Пуусепп, Р. Р. Таваст; Под общ. ред. Б. Г. Тамма. — М.: Финансы и статистика, 1987. — 191 с.

6. Арчибальд Р. Управление высокотехнологичными программами и проектами / Рассел Д.Арчибальд; Пер. с англ. Мамонтова Е.В.; Под ред. Баженова А.Д., Арефьева А.О. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Компания АйТи; ДМК Пресс, 2004. - 472 е., ил.

7. Бадилина Л.П., Немчин A.M. Организованность производственных систем и эффективность строительства. Иркутск: Изд-во Иркут. Унта, 1991.-152с.

8. Безкоровайный В.П., Юнусов А.Р. Организационно-технологическая схема инжиниринга установок подготовки нефтегазовых продуктов // Нефть газ и бизнес. 2008. - № 5.

9. Бойко В.В., Савинков В.М. Проектирование баз данных и информационных систем. — М.: Финансы и статистика, 1989. 351 с.

10. Большой экономический словарь / Под редакцией Азриляна АН- М.: 1998.

11. Бурков В.Н. Основы математической теории активных систем. М.:1. Наука, 1977.

12. Бурков В.Н., Ириков В.А. Модели и методы управления организационными системами/ РАН, Институт проблем управления; Отв. Ред. В.В. Кульба М.: Наука. 1994. - 270с.

13. Бурков В.Н., Кондратьев В.В. Механизмы функционирования организационных систем. М.: Наука, 1981. — 386 с.

14. Бурков В.Н. Новиков В.А. Теория активных систем: состояние и перспективы. М.: СИНТЕГ, 1999. 128с.

15. БусленкоН.П. Моделирование сложных систем. М.: Наука, 1978. -400 с.

16. Валиуллин И.М., Безкоровайный В.П., Юнусов А.Р. Технологический инжиниринг инструмент оптимизации процесса переработки попутного газа // Нефть и Капитал. - 2008. - № 1-2 - 5253 с.

17. Воропаев В.И. Модели и методы календарного планирования в автоматизированных системах управления строительством. М.: Стройиздат, 1974.— 232с.

18. Горяинов Ю.А., Васильев Г.Г., Ревазов A.M., Лаптев A.A., Телегин Л.Г. Управление проектами трубопроводного строительства.- М.: Лори, 2001.-315 с.

19. Гусаков A.A. Систематехника строительства / Российск. Ан. Науч. Совет по комплексной проблеме «Кибернетика». — 2-е изд., перераб. и доп. М.: Стройиздат, 1993. - 368 с.

20. Гусаков A.A. Основы проектирования организации строительного производства (в условиях АСУ). М.: Стройиздат, 1977. 288 с.

21. Гусаков A.A., Гинзбург A.B., Веремеенко С.А., Монфренд Ю.Б., Прыкин Б.В., Яровенко С.М. Организационно-технологическая надежность строительства. М.: SvR-Apyc, 1994. 472 с.

22. Гусаков A.A., Ильин Н.И., Эбели и др. Экспертные системы в проектировании и управлении строительсвтом. М.: Стройиздат, 1985. -156 с.

23. Данциг Д. Линейное программирование, его применение и обобщение. М.: Прогресс, 1966. - 600 с.

24. Денисов Г. А. Организационное управление строительным инновационными программами. — М., 1997 322с.

25. Дорантес Д.Х., Туккель И.Л. Управление инновационными проектами: методология и инструментальные средства. СПб.: Издательство СПбГТУ, 1997. 93 стр.

26. Забродин Ю.Н., Коликов В.Л., Саруханов A.M. Управление нефтегазостроительными проектами. М.: Экономика, 2004. 406 с.

27. Забродин Ю.Н., Коликов В.Л., Саруханов A.M. Управление нефтегазостроительными проектами. М.: Омега-Л, 2006. -475 с.

28. Зиберт Г.К., Запорожец Е.П., Юнусов А.Р. Технологический инжиниринг как основной путь внедрения науки и техники // Нефть и Капитал. 2007. - № 6. - 96-97 с.

29. Интегрированная система программирования/ Под общ. Ред. Б.Г. ТаммаУ/ Труды ИНЭУМ. М., 1974. Вып. 43.

30. Каган Я.М., Бячков А.И., Царева Г. Д. Блочно-комплектное оборудование для обустройства нефтяных месторождений Западной Сибири. Обзорная информация. Сер. «Нефтепромысловое строительство». М., ВНИИОЭНГ, 1981, 56 с.

31. Казанский Ю.Н. Опыт организации и управления строительными фирмами в США. М.: Стройиздат, 1985. - 270 с.

32. Казанский Ю.Н., Немчин A.M., Никешин С.Н. Строительство в США и России. Экономика , организация и управление. СПб.: Изд-во ДваТрИ. 1995г.-438 с.

33. Калашников О.В., Иванов Ю.В., Будняк C.B. Вопросы адекватности теплофизической базы программных средств HYSYS, PRO-2 И ГАЗКОНДНЕФТЬ. 1. Углеводородные смеси. Экотехнологии и ресурсосбережение. 1999 г. № 6, - 13-18 с.

34. Калашников О.В., Иванов Ю.В., Будняк C.B. Вопросы адекватности теплофизической базы программных средств HYSYS, PRO-2 И ГАЗКОНДНЕФТЬ. 2. Смеси углеводородов, воды, метанола, гликолей и солей. Экотехнологии и ресурсосбережение 2000 г. — № 1 — 31-35 с.

35. Калашников О.В., Иванов Ю.В., Будняк C.B. Вопросы адекватности теплофизической базы программных средств HYSYS, PRO-2 И ГАЗКОНДНЕФТЬ. 3. Моделирование состава и свойств природного углеводородного сырья 2000 г. — № 4 23-28 с.

36. Квейд Э. Анализ сложных систем. Пер. с англ. М.: Советское радио, 1969. - 520 с.

37. Колосова Е.В., Новиков Д.А., Цветков A.B. Методика освоенного объема в оперативном управлении проектами. М.: Апостроф, 2001. -156 с.

38. Комков Н.И. Модели управления научными исследованиями и разработками. М.: Наука, 1978 - 340 с.

39. Кондратьев В.В., Лоренц В.Я. Даешь инжиниринг! М.: Эксмо, 2005. -174 с.

40. Кондратьев В.В., Лоренц В.Я. Даешь инжиниринг! Методология организации проектного бизнеса — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Эксмо, 2007. 576 с.

41. Корбут A.A., Финкельштейн Ю.Ю. Дискретное планирование. М.: Наука, 1969.

42. Куриц С.Я. Блочность в наземном строительстве газовых промыслов и магистральных трубопроводов. Тематический научно-технический обзор. М., ВНИИЭГАЗПРОМ, 1970. 70 с. ^

43. Левин В.И. Структурно-логические методы исследования сложных систем с применением ЭВМ. М.: Гл. ред. Физ. - мат. Лит., 1987. - 304 с.

44. ЛиберзонВ.И. Основы управления проектами. М.: Нефтяник, 1997. 150 с.

45. Месарович М., Мако Д., Такахара И. Теория иерархических многоуровневых систем. М.: Мир, 1973. - 344 с.

46. Мир управления проектами / Под. ред. X. Решке, X. Шелле. М.: Алане, 1993. 304 с.

47. Нурулин Ю.Р. Инструментальные средства автоматизации инновационной деятельности в промышленности // Вестник машиностроения, 1996, № 9, с 34 36.

48. Орельян И. Сердце систем автоматизированного трехмерного проектирования промышленных объектов // CADmaster. 2003. — №17 — 38-40 с.

49. ОСТ 26.260.18-2004 Блоки технологические для газовой и нефтяной промышленности. Общие технические условия.

50. Первозванский A.A. Математические модели в управлении производством. М.: Наука, 1975. 615 с.

51. Половинкин А.И. Основы инженерного творчества: Учеб. пособие. 3-е изд. Стер. СПб.: Изд. «Лань», 2007. - 368 с.

52. Половинкин А.И. Теория проектирования новой техники: закономерности техники и их применение. М.: Информэлектро, 1991. - 104 с.

53. Поточная организация работ в строительстве: Учеб. пособие/ В.А. Афанасьев, A.B. Афанасьев; Санкт-Петербургский гос. архит.-строит. Ун-т. СПб ., 2000. - 152с.

54. Проектирование промышленных предприятий: Принципы. Методы. Практика/ Клаус-Герлоьд Грундинг; Пер. с нем. М.: Альпина Бизнес Букс, 2007. - 340 с.

55. Путеводитель в мир управления проектами: пер. с англ. Екатеринбург: УГТУ, 1998.- 191 с.

56. Риордан Дж. Вероятностные системы обслуживания. Пер. с англ. Е.Г. Коваленко. М.: Связь. 1966. 184 с.

57. Семенов А.И., Португал В.М. Задачи теории расписаний в календарном планировании мелкосерийного производства. — М.: Наука, 1972. — 64 с.

58. Соркин Л.Р. Современные технологии управления в нефтегазовом комплексе: Учебное пособие. М.: МФТИ, 2003. - 104 с.

59. Стефанов Н., Сименова К., Костов К. и др. Программно-целевой подход в управлении. Теория и практика. — М.: Прогресс, 1975.

60. Товб A.C., Ципес Г.Л. Управление проектами: стандарты, методы, 1 опыт. — 2-е изд., стер. М.: ЗАО «Олимп-Бизнес», 2005. - 240 с.

61. Товб A.C., Ципес Г.Л. Менеджмент проектов в практике современной компании. М.: ЗАО «Олимп-Бизнес», 2006. - 304 с.

62. Толковый словарь по управлению проектами / Под ред. В.К. Иванец, А.И. Кочеткова, В.Д. Шапиро, Г.И. Шмаль. М.: ИНСАН, 1992.

63. Управление проектами / Общая редакция В.Д. Шапиро. С.-Пб.: «ДваТрИ», 1996. - 610 с.

64. Управление проектами. Зарубежный опыт / Под. ред. В.Д. Шапиро. СПб.: «ДваТрИ», 1993.-443 с.

65. Управление проектами. Основы системных представлений и опыт применения: Учебн. пособие / A.M. Немчин, С.Н. Никешин, В.А. Хитров; СПб., 1993. 65 с.

66. Управление проектами: справочное пособие / Под ред. И.И. Мазура, В.Д. Шапиро. М.: Высшая школа, 2001. 875 с.

67. Фаерман Е.Ф. Проблемы долгосрочного планирования. М.: Наука, 1971.

68. Фалькевич H.A. Опыт и перспективы совершенствования управления подрядным строительством. — М.: Стройиздат, 1980. — 152 с.

69. Форд Л. Фалкерсон Д. Потоки в сетях. М.: Мир, 1969. - 230 с.

70. Шапиро В.Д. и др. Управление проектами. СПб.: ДваТрИ, 1996. - 610 с.

71. Юнусов А.Р. Блочно-комплектное технологическое оборудование при освоении Арктического региона России // Сборник тезисов докладов международной научно-технической конференции «Нефть, газ Арктики» М.: РГУНГ. - 2006. - С. 59.

72. Юнусов А.Р. Построение интегрированной системы активного управления (ИСАУ) // Геология, бурение, разработка и эксплуатация газовых и газоконденсатных месторождений: Спец.сб. М.: ООО «ИРЦ Газпром». - 2006. - № 4. - С. 45^7.

73. Юнусов А.Р. Проектирование локальных компактных установок подготовки нефтегазовых продуктов // Естественные и техническиенауки. 2008. - № 2 - С. 434-436.

74. Юнусов А.Р. Разработка модели функциональной деятельности компании// Экономика, организация и управление производством в газовой промышленности. Науч. —экон.сб. М.: ООО «ИРЦ Газпром».- 2006. -№ 1.-С. 51-55.

75. Юнусов А.Р. Утилизация попутного нефтяного газа проблемы и решения // Сборник тезисов докладов 7-ой научно-технической конференции и выставки «Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России» - М.: РГУНГ. - 2007. — С. 138.

76. Юнусов А.Р., Валиуллин И.М. ИСАУ технологичный инструмент реализации нефтегазовых проектов // Нефть и Капитал. - 2006. — № 8. -С.32-33.

77. Янг С. Системное управление организацией. М.: Изд-во иностранной литературы. 1982. — 456 с.

78. A guide to the project management body of knowledge. Newtown Square, PA. Project Management Istitute, 2004. - 388 p.

79. Comaa Н/ The impact of rapid prototyping on specifying user requirements // ACM SIGSOFT Software Eng. Notes. 1983. - Vol.8. - N 2.

80. Czarnecki M.T. Managing by measuring: How to improve your organization's performance through effective benchmarking. N.Y.: American management association. — 1999.

81. De Marco T. Structured analysis and system specification. — Englewood Cliffs. — N. Y.: Prentice Hall. 1979.

82. Dinsmore P.C. Winning in business with enterprise project management. — N.Y.: American management association. — 1999. — 271 p.

83. Fleming Q.W., Hoppelman J.M. Earned value Project Management. PMI.- 1996. 141 p.

84. Kerzner H. Project management: a systems approach to planning, schedulingand controlling. N.Y.: John Wiley & Sons. - 2003. - 912 p. 88. Mintzberg H., Quinn J.B. The strategy process: concepts, contexts, cases. -London: Prentice Hall. - 1991.