· Источник: Архив 009lab.ru
В нефтегазовой отрасли точность вычислений параметров многофазных потоков напрямую влияет не только на достоверность технологического учёта, но и на экономические показатели эксплуатации месторождений. Современные многофазные расходомеры всё чаще используют сложные программные алгоритмы расчёта плотности, объёма газа, содержания воды, коэффициентов сжимаемости и других параметров нефтегазоводяных смесей. Именно поэтому программное обеспечение подобных систем требует отдельной оценки соответствия и подтверждения корректности реализованных вычислительных методов.
Одним из таких проектов стало программное обеспечение «Комплекс программного обеспечения УРАЛ-МР2», успешно прошедшее сертификационные испытания в Системе добровольной сертификации программного обеспечения средств измерений. По результатам испытаний был выдан сертификат соответствия № ТП 456-26.
Программное обеспечение разработано ООО «Корпорация Уралтехнострой» и предназначено для вычислений параметров многофазных потоков углеводородного сырья, включая нефтегазоводяные смеси, скважинные жидкости и среды-имитаторы углеводородного сырья.
Особенностью данного проекта является высокая вычислительная сложность реализованных алгоритмов. В состав комплекса входят специализированные динамически подключаемые библиотеки, реализующие расчёты по отраслевым методикам, государственным стандартам и международным моделям термодинамических вычислений. Среди них — модули расчёта плотности газа по ISO 20765-2, вычисления параметров влажных газовых смесей по ГСССД МР 273-2018, модули расчёта плотности нефти, воды, воздуха и Exxsol D100, а также алгоритмы определения количества растворённого газа и параметров нефтегазоводяной смеси.
В ходе сертификационных испытаний особое внимание уделялось проверке вычислительных возможностей программного обеспечения. Испытания проводились путём сравнения результатов тестируемого ПО с опорным программным обеспечением, реализующим эталонные вычислительные алгоритмы, а также с контрольными значениями, приведёнными в нормативной документации. Для различных модулей проверялись десятки и сотни расчётных точек при различных температурах, давлениях и компонентных составах газовых и жидкостных смесей.
Например, для модулей расчёта плотности газа по ISO 20765-2 проводились вычисления для различных многокомпонентных смесей, содержащих метан, этан, пропан, азот, диоксид углерода, сероводород и другие компоненты. При этом отклонение результатов тестируемого ПО от контрольных значений составляло тысячные и десятитысячные доли процента.
Аналогичные проверки выполнялись для расчётов:
- массы жидкости и воды;
- объёма газа в стандартных условиях;
- плотности влажных газовых смесей;
- плотности нефти при различных давлениях и температурах;
- параметров растворённого газа;
- плотности воды и воздуха;
- расчёта плотности среды-имитатора Exxsol D100.
По итогам испытаний установлено, что относительное отклонение результатов вычислений не превышает ±0,05 %, что подтверждает корректность реализации вычислительных алгоритмов и соответствие программного обеспечения требованиям нормативной документации.
Отдельным этапом испытаний стала проверка идентификации программного обеспечения. Для каждого вычислительного модуля были установлены цифровые идентификаторы MD5, позволяющие однозначно идентифицировать испытуемую версию программного обеспечения. В перечень идентифицируемых модулей вошли библиотеки libcalc_result.so, libgsssd.so, libiso_20765_2.so, libmi_app_a.so, libmi_app_b.so, libro_air.so, libro_oil.so, libro_water.so и libro_xsol.so.
Испытания также подтвердили соответствие программного обеспечения требованиям ГОСТ Р 8.654-2015 и ГОСТ Р 8.883-2015 в части:
- структуры программного обеспечения;
- методов идентификации;
- контроля целостности;
- защиты от изменений;
- корректности вычислительных алгоритмов;
- соответствия программной документации установленным требованиям.
Интересной особенностью проекта стало то, что программное обеспечение реализовано в виде автономных динамически подключаемых библиотек без пользовательского интерфейса и интерфейсов сетевого взаимодействия. По результатам испытаний всё ПО было отнесено к метрологически значимой части целиком. Такой подход характерен для специализированных расчётных библиотек, интегрируемых непосредственно в измерительные комплексы и вычислительные подсистемы.
Проведённые испытания показали, что современные программные модули обработки измерительной информации в нефтегазовой отрасли фактически становятся самостоятельным объектом метрологической оценки. В подобных системах именно программные алгоритмы определяют итоговые расчётные значения, а значит требования к их идентификации, стабильности и воспроизводимости становятся критически важными.
Опыт сертификации комплекса УРАЛ-МР2 показывает, что корректная реализация вычислительных алгоритмов, прозрачная структура программных модулей и наличие воспроизводимых методов идентификации позволяют успешно проходить сертификационные испытания даже для крайне сложных вычислительных систем нефтегазового сектора.