ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА УЧЕТА ПОПУТНОГО НЕФТЯНОГО ГАЗА
INFORMATION SYSTEM FOR TAKING INTO ACCOUNT ASSOCIATED PETROLEUM GAS

Информационная система учета попутного нефтяного газа предназначена для оптимизации процессов учета и контроля использования попутного нефтяного газа (далее ПНГ) на нефтедобывающих предприятиях и процесса расчета платы за выбросы вредных (загрязняющих) веществ, образующихся при использовании или сжигании ПНГ.
Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к автоматизированным системам учета попутного нефтяного газа, позволяющим осуществлять в автоматическом режиме сбор информации с систем измерения количества и параметров попутного нефтяного газа (далее СИКГ); формировать отчетность об объемах добытого, использованного и сожженного ПНГ в различных разрезах структуры; рассчитывать плату за выбросы вредных (загрязняющих) веществ, образующихся при использовании ПНГ на собственные нужды и при сжигании ПНГ на факельных установках.
Известны системы, которые могли бы быть использованы для решения подобной задачи при условии их существенной доработки и адаптации к специфике работы предприятий, добывающих и использующих ПНГ.
Например, «Система учета, планирования и контроля при совершении действий с ресурсами» (патент РФ на полезную модель №48085). Данная полезная модель относится к системам контроля за процессами, связанными с использованием различного рода ресурсов, и предназначена учитывать эти ресурсы. По исходным данным система способна планировать и контролировать перемещение ресурсов и на основе анализа выносить решение. Однако эта система не позволяет оперативно изменять алгоритмы расчетов в соответствии с изменяющимися правилами учета предприятиями, отраслевыми стандартами, отсутствует разграничение коллективного доступа пользователей.
В качестве прототипа выбрана «Информационно-аналитическая система нормирования и оптимизации выработки и потребления топлива и энергоносителей на предприятие» (патент на изобретение РФ №2465639), предназначенная для формирования на планируемый и текущий период времени нормализованных и фактических балансов энергоносителей.
Существенный недостаток данной системы состоит в отсутствии возможности производить импорт данных из других систем, допускающей их ручную корректировку и аудит истории изменения значений, производить расчеты платы за выбросы вредных веществ в соответствии с утвержденными алгоритмами и экспортировать рассчитанные данные во внешние системы. Отсутствует возможность изменения алгоритмов расчетов в соответствии с меняющимися нормативными документами, их корректировки с помощью визуальных средства, не меняя программный код системы. Кроме этого прототип не позволяет ведение графических мнемосхем.
Задача, на решение которой направлено изобретение - создание системы, удовлетворяющей потребностям в повышении качества информации по сбору и использованию ПНГ, в значительном сокращении времени на ее агрегирование, анализ и архивирование, а также обеспечении дополнительных аналитических возможностей по отслеживанию объемов добычи, использованию и сжиганию ПНГ.
Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в оптимизации процессов учета и контроля использования попутного нефтяного газа, обеспечения участников процессов оперативной фактической и аналитической информацией об объемах добытого, использованного и сожженного ПНГ.
Поставленная задача решается тем, что информационная система учета попутного нефтяного газа, включающая автоматизированные рабочие места (АРМ), блок разграничения доступа, базу данных, блок ведения объектов учета, блок ведения нормативно-справочной информации (НСИ), блок администрирования, блок анализа данных, блок построения прогнозных данных, блок формирования отчетов согласно изобретению дополнительно содержит модуль хранения и доступа к данным, модуль ведения объектов учета и НСИ, блок ведения топологии объектов, блок ведения графических мнемосхем, модуль взаимодействия с внешними системами, блок взаимодействия с внешним программным обеспечением, блок поступления информации, блок предоставления информации, блок форматов данных, модуль математических методов и алгоритмов, модуль расчетов, блок расчета выбросов вредных веществ, блок расчета платы за выбросы вредных веществ, модуль обработки алгоритмов и математических расчетов, блок запуска расчетов, модуль администрирования и аудита, блок аудита изменения данных пользователями, внешние системы, причем модуль хранения и доступа к данным взаимосвязан с АРМ, модулем ведения объектов учета и НСИ, модулем взаимодействия с внешними системами, модулем математических методов и алгоритмов, модуль администрирования и аудита связан с модулем хранения и доступа к данным, модулем математических методов и алгоритмов и блоком формирования отчетов, блок формирования отчетов связан с модулем хранения и доступа к данным, модуль взаимодействия с внешними системами взаимосвязан с внешними системами, модуль ведения объектов учета и НСИ взаимосвязан с модулем администрирования и аудита, кроме того, модуль хранения и доступа к данным включает в себя взаимосвязанные блок разграничения доступа и базу данных, модуль ведения объектов учета и НСИ включает в себя взаимосвязанные блок ведения объектов учета, блок ведения топологии объектов, блок ведения графических мнемосхем, блок ведения НСИ, модуль взаимодействия с внешними системами включает в себя взаимосвязанные блок форматов данных и блок взаимодействия с внешним программным обеспечением (ПО), причем блок взаимодействия с внешним ПО дополнительно включает в себя блок поступления информации и блок предоставления информации, модуль математических методов и алгоритмов включает в себя взаимосвязанные модуль расчетов и модуль обработки алгоритмов и математических расчетов, причем модуль обработки алгоритмов и математических расчетов дополнительно включает в себя взаимосвязанные блок анализа данных и блок построения прогнозных данных и связанный с ними блок запуска расчетов, а модуль расчетов дополнительно включает в себя блок расчета платы за выбросы вредных веществ и связанный с ним блок расчета выбросов вредных веществ, модуль администрирования и аудита включает в себя блок аудита изменения данных пользователями и связанный с ним блок администрирования.
Функциональные модули системы, представленные на фигуре 1
Система содержит:
- АРМы 1;
- Модуль хранения и доступа к данным 2, состоящий из Блока разграничения доступа 2.1 и Базы данных 2.2;
- Модуль ведения объектов учета и НСИ 3, состоящий из Блока ведения объектов учета 3.1, Блока ведения топологии объектов 3.2, Блока ведения графических мнемосхем 3.3, Блока ведения НСИ 3.4;
- Модуль взаимодействия с внешними системами 4, состоящий из Блока поступления информации 4.1.1 и Блока предоставления информации 4.1.2, объединенных в Блок взаимодействия с внешним ПО 4.1, и Блока форматов данных 4.2;
- Модуль математических методов и алгоритмов 5 состоит из функциональных модулей - Модуля расчетов 5.1 и Модуля обработки алгоритмов и математических расчетов 5.2. Модуль расчетов 5.1 состоит из Блока расчета выбросов вредных веществ 5.1.1 и Блока расчета платы за выбросы вредных веществ 5.1.2. Модуль обработки алгоритмов и математических расчетов 5.2 состоит из Блока запуска расчетов 5.2.1, Блока анализа данных 5.2.2 и Блока построения прогнозных данных 5.2.3;
- Блок формирования отчетов 6;
- Модуль администрирования и аудита 7 включает Блок администрирования 7.1 и Блок аудита изменения данных пользователями 7.2. Для Модуля администрирования и аудита 7 характерно взаимодействие со всеми модулями системы на произвольном этапе технологической цепи получения и обработки данных;
- Внешние системы 8.
Функциональное назначение и работа блоков системы:
1. АРМы - автоматизированные рабочие места пользователей, участвующих в процессах учета и контроля использования попутного нефтяного газа (далее ПНГ) на нефтедобывающих предприятиях и процесса расчета платы за выбросы вредных (загрязняющих) веществ, образующихся при использовании или сжигании ПНГ.
2. Модуль хранения и доступа к данным предназначен для хранения данных и разграничения доступа к ним, в соответствии с установленными ролями пользователей в Системе.
2.1. Блок разграничения доступа предназначен для разграничения прав доступа пользователей к Базе данных 2.2, а также отвечает за подключение дополнительных модулей, реализующих функционал комплекса, в соответствии с правами текущего пользователя.
2.2. База данных информационной системы, хранит записи об объектах, используемых тегах, показания измерительных приборов на объектах и т.п.
3. Модуль ведения объектов учета и нормативно-справочной информации (НСИ) позволяет вести учет справочной и нормативно-регламентирующей информации, формировать иерархическое дерево технологических объектов движения ПНГ на участках учета и соответствующее дерево объектов метрологической сети, с указанием всех средств измерений, описания их регламентов, форматов, единиц измерения, погрешностей измерения для каждого объекта и мест регистрации (баз первичных измерений). Иерархическое дерево определяет связи между объектами, входящими в состав технологического комплекса.
3.1. Блок ведения объектов учета обеспечивает ведение реестров объектов учета ПНГ в соответствии с моделью инженерных сетей системы учета. Для каждого типа объекта предусмотрен набор обязательных характеристик и параметров. Блок предоставляет следующие функциональные возможности:
- создание в графическом виде, либо загрузка готовых схем технологических комплексов для лучшей наглядности взаимосвязи объектов;
- просмотр данных, полученных посредством импорта, а именно посуточных значений по объему расхода ПНГ по отдельным узлам учета и значений, консолидированных по типу объекта, по подразделению, по организации на определенную дату;
- ручная корректировка значений при выявлении средствами визуального контроля недостоверных либо отсутствующих данных. При наличии данных, введенных вручную, в расчетах участвуют именно эти значения;
- ручной ввод нормативов технологических потерь и данных по добыче ПНГ по организации (в т.ч. по отдельным подразделениям), по лицензионным участкам (в т.ч. по отдельным объектам разработки);
- ручной ввод качественных характеристик газа и просмотр истории проведенных на объекте исследований параметров ПНГ.
3.2. Блок ведения топологии объектов обеспечивает поддержку в актуальном состоянии информации о технологической и метрологической сети и связи между объектами.
3.3. Блок ведения графических мнемосхем предоставляет средства для отображения графических мнемосхем объектов. Данный модуль является основным средством визуального контроля системы, а также главным инструментом управления процессами.
3.4. Блок ведения нормативно-справочной информации (НСИ) позволяет вести учет и поддерживать в актуальном состоянии справочную и нормативно-регламентирующую информацию о порядке расчетов, использованию утвержденных нормативов платы за негативное воздействие на окружающую среду, коэффициентов расчета и т.п. Содержит справочники: компонентов ПНГ, химических элементов, вредных соединений, образующихся при сжигании ПНГ, нормативных документов, лицензионных участков, месторождений, мест установки СИКГ, категорий узлов учета (потребление на собственные нужды, на выработку электроэнергии и т.п.) и проч.
4. Модуль взаимодействия с внешними системами предназначен осуществлению операций экспорта во внешние системы и импорта данных из внешних систем.
4.1. Модуль взаимодействия с внешним программным обеспечением (ПО) предназначен для взаимодействия со смежными системами. Сбор и импорт данных производится в несколько этапов. Фиксация данных средствами СИКГ (расходомеры газа, датчики давления, температуры и проч.), передача данных с СИКГ по каналам связи с использованием средств телемеханики во временное хранилище, выполнение первичной обработки информации (дорасчет технологических параметров, преобразование к единицам физических величин, фильтрация данных и т.д.) производится в рамках Внешних систем 8. На втором этапе средствами блока Форматов файлов 4.2. описываются допустимые форматы файлов. Далее средствами модуля взаимодействия с внешним ПО настраивается обработка и сохранение информации в Базу данных Системы 2.2. Средства блока поступления информации 4.1.1 позволяют производить настройку схем импорта, периодичности и способа (ручной или автоматический) запуска импорта, задавать условия логического контроля, настраивать параметры отчета об ошибках импорта, осуществлять сам процесс импорта и формировать отчет об ошибках загрузки.
4.1.1. Блок поступления информации предоставляет фактические данные необходимой, исходной, условно-постоянной информации для реализации расчетов из внешних систем. Средства этого блока позволяют производить настройку схем импорта, периодичности и способа (ручной или автоматический) запуска импорта, задавать условия логического контроля, настраивать параметры отчета об ошибках импорта, осуществлять сам процесс импорта и формировать отчет об ошибках загрузки.
4.1.2. Блок предоставления информации осуществляет экспорт информации о количестве и составу ПНГ, результатов расчета платы за выбросы вредных веществ и других данных по запросу из Системы во внешние системы.
4.2. Блок форматов данных определяют форму и порядок поступления и передачи данных из внешних систем.
5. Модуль математических методов и алгоритмов - инструмент учета и анализа сбора и утилизации ПНГ, осуществления расчетов, определения причин возникновения недопустимых отклонений баланса от допустимого уровня и выявления нарушений технологического процесса, нарушений работы средств измерений.
5.1. Модуль расчетов устанавливает правила и алгоритмы расчетов выбросов вредных веществ и платы за выбросы и реализован в виде обособленного модуля, содержащего Блок расчета выбросов вредных веществ 5.1.1 и Блок расчета платы за выбросы вредных веществ 5.1.2, которые содержат алгоритмы автоматизированных процессов. Каждый блок этого модуля описывает последовательность расчетов, набор исходных данных, варианты действий при разных условиях расчетов. Средства системы позволяют при необходимости (например, при изменении нормативного законодательства) менять атрибуты расчета, не нарушая общей логики работы системы.
5.1.1. Блок расчета выбросов вредных веществ предназначен для получения данных о концентрации загрязняющих веществ при сжигании ПНГ на факельных установках, определения количества выбросов в разрезе по подразделениям, месторождениям, лицензионным участкам, административным районам.
5.1.2. Блок расчета платы за выбросы вредных веществ рассчитывает сумму платы за выбросы загрязняющих веществ в атмосферу при сжигании попутного нефтяного газа на факельных установках.
5.2. Модуль обработки алгоритмов и математических расчетов предназначен для осуществления расчетов, анализа данных и построения прогнозных данных использования и утилизации ПНГ и осуществления платежей за выбросы вредных веществ.
5.2.1. Блок запуска расчетов запускает расчеты количества выбросов вредных и платы за них.
5.2.2. Блок анализа данных позволяет производить анализ результатов производственной деятельности отдельных подразделений нефтедобывающего предприятия, выявлять нарушения технологического процесса, нарушения работы средств измерений.
5.2.3. Блок построения прогнозных данных позволяет производить расчет прогнозных показателей по объемам утилизации ПНГ, вредных выбросов и размеру платы за выбросы загрязняющих веществ.
6. Блок формирования отчетов предназначен для создания и формирования отчетов в виде, удобном для вывода на печатающие устройства на основе данных Системы. Данный блок позволяет проектировать и разрабатывать формы регламентированной отчетности, формировать и предоставлять по запросам пользователей аналитические и статистические отчеты в различных форматах (включая графические), отображать регламентированные отчеты с помощью веб-интерфейса и выводить подготовленные отчетные формы на печать.
7. Модуль администрирования и аудита предназначен для администрирования Системы.
7.1. Блок администрирования - конфигуратор для модуля разграничения доступа к данным. Помимо классических функций администрирования системы данный блок позволяет в режиме реального времени просматривать динамику значений всех имеющихся в базе данных показателей (точек многомерного пространства) с произвольной детализацией в табличном и графическом виде, обеспечивая тем самым дополнительные аналитические возможности.
7.2. Блок аудита изменения данных пользователями предоставляет возможности настройки аудита деятельности пользователей. Средствами этого блока настраивается логирование изменений любого параметра, атрибута любого объекта, например дата, время, логин пользователя, роль в системе.
8. Внешние системы состоят из территориально распределенных источников необходимой информации о количестве, составе ПНГ и другой информации, необходимой для расчетов (СИКГ, в составе расходомеров газа, датчиков давления, датчиков температуры, вычислителей и т.п.), а также сторонних систем, использующих результаты расчетов системы, например систем контролирующих органов или статистической отчетности, куда можно средствами системы производить выгрузку данных в установленном формате.
Для интерактивного взаимодействия с системой пользователь, используя АРМ 1, формирует схему объектов учета ПНГ, настройку связей между элементами технологической схемы, указывает необходимые атрибуты и параметры, необходимые для расчетов. Для этих целей АРМ 1 осуществляет взаимодействие с Модулем хранения и доступа к данным 2, который, используя возможности Блока разграничения доступа 2.1, предоставляет доступ к Базе данных 2.2, хранящей эти данные и данные, поступающие из внешних систем.
Модуль хранения и доступа к данным 2 позволяет использовать функциональные возможности Модуля ведения объектов учета и НСИ 3, являющегося инструментом построения технологической сети сбора и утилизации ПНГ, а также Модуля администрирования и аудита 7, Модуля математических методов и алгоритмов 5, Блока формирования отчетов 6, а также осуществлять взаимодействие с Внешними системами 8 посредством Модуля взаимодействия с внешними системами 4. Указанные модули позволяют осуществлять сбор необходимой условно-переменной информации и производить необходимые расчеты для учета ПНГ и расчета платы за выбросы вредных веществ.
Взаимодействие Модуля хранения и доступа к данным 2 с Модулем ведения объектов учета и НСИ 3, Модулем взаимодействия с внешними системами 4, Модулем математических методов и алгоритмов 5, Блоком формирования отчетов 6 осуществляется под контролем Модуля администрирования и аудита 7, осуществляющего контроль и разграничение доступа к данным в соответствии с политикой информационной безопасности предприятия, что способствует повышению уровня ответственности участников процессов учета ПНГ и повышению достоверности данных для расчета платы за выбросы вредных веществ.
Модуль ведения объектов учета и НСИ 3 при взаимодействии с Модулем хранения и доступа к данным 2 предоставляет данные для расчетов Модулю математических методов и алгоритмов 5.
При создании системы использовался язык программирования С# и технология создания веб-приложений и веб-сервисов от компании Майкро-софт ASP.NET.
Многомерная база данных реализована на основе системы управления базами данных (СУБД) Oracle Database, с использованием интегрированной среды разработки Oracle SQL Developer и языка программирования PL/SQL.
Система позволяет:
- производить импорт данных телеметрии из других систем с возможностью контроля достоверности данных по объемам газа по узлам учета ПНГ, их ручной корректировки и аудита истории изменения значений;
- производить экспорт рассчитанных данных во внешние системы; в режиме реального времени - просматривать динамику значений всех имеющихся в базе данных показателей (точек многомерного пространства) с произвольной детализацией в табличном и графическом виде, обеспечивая тем самым дополнительные аналитические возможности;
- вести в формализованном электронном виде справочники объектов учета, древовидная структура которых позволяет настраивать иерархические связи между объектами, входящими в состав технологического комплекса, в соответствии с моделью инженерных сетей системы учета;
- создавать в графическом виде, либо загружать готовые схемы технологических комплексов для лучшей наглядности взаимосвязи объектов;
- поддерживать в актуальном состоянии нормативно-регламентные данные, вести журналы исследований параметров ПНГ (паспорта качества газа), необходимые для расчета платы за выбросы вредных веществ;
- формировать плановые показатели;
- осуществлять разграничение доступа к информации и набору функций, посредством назначения групповых прав доступа к данным с предписанными им ролями;
- формировать отчеты в виде, удобном для вывода на печатающие устройства, проектировать и разрабатывать формы регламентированной отчетности, предоставлять по запросам пользователей аналитические и статистические отчеты в различных форматах (включая графические), отображать регламентированные отчеты с помощью веб-интерфейса и выводить подготовленные формы отчета на печать, а также формировать запросы на получение информации о доступе.