Назначение
Системы измерений Vx (далее - системы) предназначены для непрерывных автоматизированных измерений с применением расходомеров многофазных Vx Spectra, расходомеров многофазных Vx 88 и расходомеров многофазных Vx (далее - расходомеры Vx) массы и массового расхода скважинной жидкости, массы и массового расхода скважинной жидкости без учета воды и попутного нефтяного газа, массы нетто нефти, а также объемного расхода и объема попутного нефтяного газа в составе нефтегазоводяной или газоконденсатной смеси без предварительной сепарации многофазного потока при добыче, подготовке и транспортировке продукции нефтяных и нефтегазоконденсатных скважин; для измерений объемного расхода и объема природного и попутного нефтяного газа при добыче, подготовке и транспортировке газа.
Описание
В системах используется бессепарационный прямой метод динамических измерений параметров рабочей среды с применением расходомеров Vx.
Системы могут применяться в установках автоматизированных типа «Спутник», выпущенных по техническим условиям (далее - ТУ) ТУ3667-043-00135786-2004 (ТУ 3667-01400135786-99, ТУ 39-1571-91, ТУ 39-5771770-052-90, ТУ 25-6734002-87, ТУ 39-1061-85), установках измерительных «ОЗНА-МАССОМЕР» (ТУ 3667-088-00135786-2007), установках автоматизированных измерительных «Спутник-ОЗНА-ВМ1» (ТУ 3667-089-00135786.УК-2007), установках измерительных «ОЗНА-Импульс» (ТУ3667-042-00135786-2003), установках измерительных «ОЗНА-МАССОМЕР-К» (ТУ 3667-095-00135786-2009), установках измерительных «ОЗНА-МАССОМЕР-Vx» (ТУ 3667-007-64156863-2014, системах измерений количества нефти и газа «ОЗНА-ИС2» (БДМА.407932.023 ТУ) или установках-реципиентах, выпущенных по ТУ других производителей (далее - установки-реципиенты), находящихся в эксплуатации или при выпуске из производства.
Основными элементами систем являются один или несколько расходомеров Vx из перечня, приведенного ниже, а также блок измерений и обработки информации (далее - БИОИ).
В состав систем могут входить:
- расходомеры многофазные Vх (регистрационный № 42779-09);
- расходомеры многофазные Vх 88 (регистрационный № 48745-11);
- расходомеры многофазные Vх Spectra (регистрационный № 60560-15).
БИОИ имеет два варианта исполнения: общепромышленное и взрывозащищенное.
По вариантам размещения БИОИ возможны следующие конфигурации:
- общепромышленного исполнения могут быть установлены удаленно от расходоме-ра(ов) в помещениях и/или на специально отведенных площадках на объекте заказчика;
- взрывозащищенного исполнения могут быть установлены совместно с расходомерами Vx в установке-реципиенте;
- взрывозащищенного исполнения могут быть смонтированы вне установки-реципиента на специально отведенных площадках на объекте заказчика.
БИОИ осуществляет сбор, обработку, регистрацию, отображение, хранение полученных результатов измерений в архиве и их передачу в АСУТП верхнего уровня.
БИОИ выполнен на базе отдельных модулей ввода/вывода, и/или программируемых логических контроллеров (ПЛК) и/или измерительно-вычислительного комплекса (ИВК), и/или средства человеко-машинного интерфейса (HMI), называемого также операторской панелью.
ИВК может быть реализован на базе встраиваемых компьютеров (Embedded Computer, без HMI), промышленных панельных компьютеров (Industry Panel Computer, совмещено с HMI) производства FIREFLY TECHNOLOGY CO, LTD (КНР), с операционной системой (ОС Linux\WinCE\QNX и т.п.), зарегистрированных ООО «ОЗНА-Диджитал солюшнс» как Вычислительные машины FIREFLY, декларация о соответствии ЕАЭС № RU Д-С\.РЛ05.В.70036/22 от 22.08.2022 действует до 16.08.2027. Основные применяемые модели серий EC-A (EC-A3399ProC, EC-A3399C, EC-A3568J, EC-A3288C и др.), IPC (IPC-M10R800-A3568J, IPC-M10R800-A3399C, IPC-M10R800-A3288Cu др.) и их аналоги на базе процессоров ARM64.
ИВК может выполнять функции и заменять собой в составе БИОИ промышленный ПЛК (в случае использования совместно с отдельными модулями ввода-вывода) и/или HMI, но может использоваться и вместе с ними, в зависимости от состава конкретного исполнения БИОИ.
Номенклатура контроллеров, применяемых в системах, приведена в таблице 1.
Таблица 1 - Номенклатура применяемых контроллеров
| Наименование, тип | Регистрационный № |
| Контроллеры SCADAPack 32/32Р, 314/314Е, 330/334 (330/334Е), 350/357 (350Е/357Е), 312, 313, 337Е, 570/575 | 69436-17 |
| Контроллеры программируемые DirectLOGIC, CLICK, Productivity 2000, Productivity 3000, Protos X, Terminator | 65466-16 |
| Системы управления модульные B&R Х20 | 57232-14 |
| Контроллеры программируемые SIMATIC S7-300 | 15772-11 |
| Модули измерительные контроллеров программируемых SIMATIC S7-1500 | 60314-15 |
| Контроллеры измерительные ControlWave Micro | 63215-16 |
| Контроллеры SCADAPack | 86492-22 |
| Устройства центральные процессорные системы управления B&R X20 | 84558-22 |
| Контроллеры программируемые логические АБАК ПЛК | 63211-16 |
| Контроллеры программируемые логические Unistream | 62877-15 |
| Контроллеры программируемые логические МКLogic200 А | 85559-22 |
| Контроллеры измерительные К15 | 75449-19 |
| Модули ввода-вывода аналоговых и дискретных сигналов MDS | 37445-09 |
| Модули автоматики NL | 75710-19 |
| Контроллеры программируемые ЭЛСИ-ТМК | 62545-15 |
| Системы распределенного ввода вывода CREVIS/СУЭР | 80690-20 |
Внешний вид системы представлен на рисунках 1, 2.
Рисунок 1 - Внешний вид системы с БИОИ общепромышленного исполнения
Рисунок 2 - Внешний вид системы с БИОИ взрывозащищенного исполнения
Заводской (серийный) номер системы наносится методом лазерной гравировки на табличку, которая закрепляется снаружи на блок-бокс(ы) установки-реципиента. В случае открытого исполнения табличка крепится на БИОИ.
Формат нанесения заводского номера - цифровой. Нанесение знака поверки на средство измерений не предусмотрено.
Пломбирование систем не предусмотрено.
Внешний вид маркировочной таблички приведен на рисунке 3.
Рисунок 3 - Внешний вид маркировочной таблички
Программное обеспечение
Комплекс программного обеспечения (далее - ПО) систем реализован в БИОИ.
Комплекс ПО состоит из следующих компонентов:
1. ПО ЧМИ* - человеко-машинный интерфейс (при наличии HMI в составе БИОИ);
2. ПО АСУ* - автоматизированная система управления;
3. ПО СПД - сбор и передача данных;
4. ПО ВПД - вычислитель параметров дебита.
Примечание:
* - не является метрологически значимым модулем.
Комплекс ПО (метрологически значимые модули) выполняет функции:
ПО СПД:
- обеспечение управления процессом измерений при помощи команд, подаваемых дистанционно - с верхнего уровня АСУТП эксплуатирующего предприятия;
- обеспечение сбора, хранения, обработки и передачи первичных данных расходомеров Vx, входящих в состав систем;
- обеспечение хранения результатов измерений в энергонезависимой памяти ПЛК\ИВК в течение года и более;
- обеспечение защищенной передачи результатов измерений в локальный HMI, на верхний уровень АСУТП эксплуатирующего предприятия по цифровым сетям, выгрузки на цифровые носители;
ПО ВПД:
- обеспечение обработки данных расходомеров Vx и вычисления результатов измерений;
Размещение компонентов ПО осуществляется в ИВК или в ПЛК (при отсутствии ИВК в составе БИОИ).
ПО систем обеспечивает реализацию основных функций. Метрологические характеристики систем нормированы с учетом влияния ПО.
Наименования ПО и идентификационные данные указаны в таблице 2.
Таблица 2 - Идентификационные данные ПО
| Идентификационные данные (признаки) | Значение |
| ПО СПД | ПО ВПД |
| Идентификационное наименование ПО | IS.VX.101 | IS.VX.201 |
| Номер версии (идентификационный номер) ПО | 1.ХХХХХХ1) | 1.ZZZZZZ1) |
| Цифровой идентификатор ПО (контрольная сумма исполняемого кода) | yyyy2).10F2 | kkkk2).AA7E |
| Алгоритм вычисления цифрового идентификатора ПО | CRC-16 | CRC-16 |
| Примечания: 1) - номер подверсии из шести десятичных цифр, предназначен для отслеживания исходных текстов ПО ПЛК \ ПО ИВК в системе контроля версий производителя, может быть любым; 2) - служебный идентификатор ПО ПЛК \ ПО ИВК из четырех шестнадцатеричных цифр, расположен перед контрольной суммой, может быть любым. |
Уровень защиты ПО систем от непреднамеренных и преднамеренных изменений «высокий» в соответствии с Р 50.2.077-2014 «Рекомендации по метрологии. Испытания средств измерений в целях утверждения типа. Проверка защиты программного обеспечения»
Механическая защита от несанкционированного доступа к ПЛК\ИВК осуществляется пломбированием наклеек на корпус встраиваемого компьютера ИВК и\или ПЛК БИОИ для предотвращения вскрытия корпуса и выполнения операции замены системного программного обеспечения (ОС встраиваемого компьютера ИВК, firmware ПЛК и т.п.), как показано на рисунке 4.
Рисунок 4 - Схема пломбирования корпуса ИВК и ПЛК
Технические характеристики
Метрологические и основные технические характеристики систем приведены в таблицах 3-5.
Таблица 3 - Метрологические характеристики систем при применении различных модификаций расходомеров Vx
| Наименование характеристики | Значение |
| Диапазон измерений массового расхода жидкости в составе многофазного потока, т/ч1) | от 0,042 до 662,4 |
Продолжение таблицы 3
| Наименование характеристики | Значение |
| Диапазон измерений объемного расхода газа в рабочих условиях в составе многофазного потока, м3/ч1) | от 0,42 до 4400,00 |
| Пределы допускаемой относительной погрешности измерений массы и массового расхода сырой нефти (жидкости в составе многофазного потока), % | ± 2,5 |
| Пределы допускаемой относительной погрешности измерений объема и объемного расхода попутного нефтяного газа, приведенного к стандартным условиям, в составе многофазного потока, % | ± 5,0 |
| Vx Spectra, Vx Spectra Снегирь |
| Пределы допускаемой относительной погрешности измерений массы и массового расхода сырой нефти без учета воды и попутного нефтяного газа, пределы допускаемой относительной погрешности измерений массы нетто нефти, % | при содержании объемной доли воды в сырой нефти: - от 0 до 80 % - св. 80 до 95 % - св. 95 % | ± 6,0 ± 15,0 не нормируется |
| Phase Watcher Vx |
| Пределы допускаемой относительной погрешности измерений массы и массового расхода скважинной жидкости без учета воды и попутного нефтяного газа, массы нетто нефти, % | при содержании объемной доли воды в скважинной жидкости: - от 0 до 70 % - св. 70 до 95 % - св. 95 % | ± 6,0 ± 15,0 не нормируется |
| Примечание: 1) - приведено максимальное для всей линейки систем измерений Vx значение измерений. Подробная информация приведена в паспорте на расходомер Vx, входящего в состав системы |
Таблица 4 - Технические характеристики систем при применении различных модификаций расходомеров Vx
| Характеристики | Модификация расходомеров Vx |
| Vx Spectra | Vx Spectra Снегирь | Phase Watcher Vx |
| Рабочая среда | нефтегазоводяная или газоконденсатная смесь, нефть, сырая нефть, попутный газ, природный газ |
| Максимальный объемный расход жидкости в составе нефтегазоводяной смеси при рабочих условиях, м3/ч1) | - | - | 730 |
| Минимальный объемный расход жидкости в составе нефтегазоводяной смеси при рабочих условиях, м3/ч1) | - | - | 6 |
| Максимальный объемный расход газа при рабочих условиях, м3/ч1) | 2950 | 4400 |
| Давление рабочей среды, МПа, не более2) | 34,5 | 6,3 | 34,0 |
Продолжение таблицы 4
| Характеристики | Модификация расходомеров Vx |
| Vx Spectra | Vx Spectra Снегирь | Phase Watcher Vx |
| Температура рабочей среды, °С | от - 46 до +121 | от -40 до +90 | от -20 до +150 |
| Температура окружающей среды, °С | от -40 до +85 | от -40 до +45 | от -20 до +85 |
| Вязкость дегазированной жидкой фазы, мПа^с | от 0,1 до 300003,4) |
| Объемное содержание воды в потоке (WLR), % | от 0 до 100 включ. |
| Объемное содержание свободного газа в потоке (GVF), % | от 0 до 100 включ. |
| Примечания: 1) - приведено максимальное для всей линейки систем измерений Vx значение измерений. Подробная информация приведена в паспорте на расходомер Vx, входящего в состав системы; 2) - подробная информация приведена в паспорте на систему; 3) - рекомендуемый диапазон вязкости жидкости в рабочих условиях не более 2000 мПа-с; 4) - возможно измерение жидкости более высокой вязкости, при условии проведения специальной калибровки |
Таблица 5 - Технические характеристики систем
| Наименование характеристики | Значение |
| Род тока | Переменный |
| Напряжение питания, В | 380/220 |
| Маркировка взрывозащиты БИОИ | 1Ех db IIB+H2 Т6...Т4 Gb; 1Ех db IIC T6...T4 Gb X |
| Допустимое отклонение от номинального напряжения, % | от -15 до +10 |
| Частота, Гц | 50 ± 0,4 |
| Потребляемая мощность, кВ^А, не более | 20 |
| Средняя наработка на отказ, ч, не более | 40000 |
| Срок службы, лет, не менее | 10 |
Знак утверждения типа
наносится на маркировочную табличку методом лазерной гравировки и в верхней левой части титульных листов руководства по эксплуатации и паспорта типографским способом.
Комплектность
Комплектность системы приведена в таблице 6.
Таблица 6 - Комплектность системы
| Наименование | Кол-во | Примечание |
| Система измерений Vx | 1 | В соответствии с заказом |
| Комплект запасных частей, инструментов и принадлежностей (далее - ЗИП) | 1 | Согласно ведомости ЗИП |
| Комплект эксплуатационных документов (РЭ, ПС) | 1 | Согласно ведомости эксплуатационных документов |
| Комплект монтажных частей (далее - КМЧ) | 1 | Согласно ведомости КМЧ |
Сведения о методах измерений
приведены в документе «ГСИ. Масса скважинной жидкости, объем попутного нефтяного газа. Методика измерений с применением систем измерений Vx». Свидетельство об аттестации № RA.RU.313391/1109-24 от 04.03.2024 г. выдано ВНИИР - филиал ФГУП «ВНИИМ им. Д.И.Менделеева».
Нормативные документы
Постановление Правительства Российской Федерации от 16 ноября 2020 г. № 1847 «Об утверждении перечня измерений, относящихся к сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений» (п. 6.2.1, п. 6.5);
ГОСТ Р 8.1016-2022 «Национальный стандарт Российской Федерации. ГСИ. Измерения количества добываемых из недр нефти и попутного нефтяного газа. Общие метрологические и технические требования» (п. 6.2);
БДМА.407932.029 ТУ «Системы измерений Vx. Технические условия».
