Помощь студентам в учебе
Интегрированное компьютерное управление нефтеподготовкой на месторождении
|
Введение 14
Глава 1. Обзор литературы 16
1.1 Характеристика скважинной продукции 16
1.2 Общее описание технологического процесса 18
1.3 Общие сведения о сепараторах 19
Глава 2. Процессы обезвоживания и обессоливания нефти как объект автоматического управления 23
2.1 Водонефтяные эмульсии и их свойства 24
2.2 Технологические процессы обезвоживания и обессоливания нефти как объекты
управления 29
2.3 Современное состояние проблемы разработки системы автоматического управления
процессами обезвоживания и обессоливания нефти 32
2.4 Декомпозиция задачи разработки системы автоматического управления процессами
обезвоживания и обессоливания нефти 33
2.5 Концептуальные проектные решения интеграции автоматизированных систем 36
2.6 Математическая модель процесса деэмульгации нефти 37
Глава 3. Разработка системы автоматического управления процессом дестабилизации водонефтяных эмульсий 43
3.1 Процесс дестабилизации водонефтяной эмульсии как объект управления 45
3.2 Параметризация и идентификация закона управления процессом дестабилизации
водонефтяной эмульсии 47
3.3 Система управления процессом дестабилизации водонефтяной эмульсии 48
3.4 Декомпозиция задачи повышения эффективности процесса обезвоживания нефти 49
3.5 Выбор и обоснование алгоритма управления обезвоживанием нефти 49
3.6 ПИД управление процессом обезвоживания нефти в целом 52
3.7 МРС автоматического управления процессом обезвоживания нефти 61
Глава 4 Социальная ответственность 71
4.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов 71
4.1.1 Параметры микроклимата 72
4.1.2 Недостаточная освещенность рабочей зоны 75
4.1.3 Повышенный уровень электромагнитного излучения 78
4.1.4 Опасность поражения электрическим током 80
4.2 Меры по снижению и устранению опасных и вредных факторов 84
4.3 Определение категории помещения по пожаровзрывобезопасности 87
4.4. Региональная безопасность 88
4.5. Организационные мероприятия обеспечения безопасности 90
4.5.1 Эргономические требования к рабочему месту 90
4.5.2 Окраска и коэффициенты отражения 91
4.5.3 Особенности законодательного регулирования проектных решений 92
4.5.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 93
Глава 5 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение 96
5.1.1 Построение графика работ 100
5.1.2 Расчет накопления готовности проекта 101
5.2.5 Расчет амортизационных расходов 106
Заключение 114
Список используемых источников 116
Приложение А 120
Приложение Б 121
Приложение В 122
Приложение Г 123
Приложение Д.1 124
Приложение Д.2 125
Приложение Е 126
Глава 1. Обзор литературы 16
1.1 Характеристика скважинной продукции 16
1.2 Общее описание технологического процесса 18
1.3 Общие сведения о сепараторах 19
Глава 2. Процессы обезвоживания и обессоливания нефти как объект автоматического управления 23
2.1 Водонефтяные эмульсии и их свойства 24
2.2 Технологические процессы обезвоживания и обессоливания нефти как объекты
управления 29
2.3 Современное состояние проблемы разработки системы автоматического управления
процессами обезвоживания и обессоливания нефти 32
2.4 Декомпозиция задачи разработки системы автоматического управления процессами
обезвоживания и обессоливания нефти 33
2.5 Концептуальные проектные решения интеграции автоматизированных систем 36
2.6 Математическая модель процесса деэмульгации нефти 37
Глава 3. Разработка системы автоматического управления процессом дестабилизации водонефтяных эмульсий 43
3.1 Процесс дестабилизации водонефтяной эмульсии как объект управления 45
3.2 Параметризация и идентификация закона управления процессом дестабилизации
водонефтяной эмульсии 47
3.3 Система управления процессом дестабилизации водонефтяной эмульсии 48
3.4 Декомпозиция задачи повышения эффективности процесса обезвоживания нефти 49
3.5 Выбор и обоснование алгоритма управления обезвоживанием нефти 49
3.6 ПИД управление процессом обезвоживания нефти в целом 52
3.7 МРС автоматического управления процессом обезвоживания нефти 61
Глава 4 Социальная ответственность 71
4.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов 71
4.1.1 Параметры микроклимата 72
4.1.2 Недостаточная освещенность рабочей зоны 75
4.1.3 Повышенный уровень электромагнитного излучения 78
4.1.4 Опасность поражения электрическим током 80
4.2 Меры по снижению и устранению опасных и вредных факторов 84
4.3 Определение категории помещения по пожаровзрывобезопасности 87
4.4. Региональная безопасность 88
4.5. Организационные мероприятия обеспечения безопасности 90
4.5.1 Эргономические требования к рабочему месту 90
4.5.2 Окраска и коэффициенты отражения 91
4.5.3 Особенности законодательного регулирования проектных решений 92
4.5.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 93
Глава 5 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение 96
5.1.1 Построение графика работ 100
5.1.2 Расчет накопления готовности проекта 101
5.2.5 Расчет амортизационных расходов 106
Заключение 114
Список используемых источников 116
Приложение А 120
Приложение Б 121
Приложение В 122
Приложение Г 123
Приложение Д.1 124
Приложение Д.2 125
Приложение Е 126
Объектом исследования является установка подготовки нефти, в частности блок подачи деэмульгатора, печь и трехфазный сепаратор.
Цель работы - создание автоматизированной системы управления подачей деэмульгатора в реальном масштабе времени в зависимости от температуры и расхода выходного объема подготовленной для транспортирования нефти.
В процессе исследования проведен расчёт осаждения капли воды под влиянием внешних сил в зависимости от диаметра и температуры. Построенная математическая модель процесса обезвоживания нефти с применением ПИД и MPC регуляторов.
За счет внедрения новой АСУ ТП можно добиться улучшения процесса разделения нефти от воды, за счет регулировании параметров.
Область применения: нефтегазовая отрасль.
Экономическая эффективность/значимость работы средняя.
Нефтегазовая отрасль является одной из важных областей экономического развития Сибирских регионов РФ. На сегодняшний день существует 670 месторождений в Западной Сибири, средняя выработанность которых составляет от 37% до 60 %. При добычи нефтегазовых продуктов в пласт подается рабочий агент - вода или природный газ, для поддержания пластового давления (в 80% случаях используется вода). Средняя обводненность месторождений по России составляет от 50-80 %, что повышает себестоимость добываемой продукции [1].
Продукт, получаемый из нефтяных скважин, является сложной смесью, состоящей из нефти, попутного нефтяного газа, воды и механических примесей [2]. Нефть в «сыром» виде транспортировать нецелесообразно. Поскольку доставка «сырого» продукта экономически невыгодно: в-первых, поскольку имеет место большие потери по скорости транспортирования, вследствие совместного движения составляющих (нефти, газа и воды), из-за преодоления сил трения, во-вторых, минерализованная пластовая вода и механические примеси вызывают коррозию и ускоряют абразивный износ оборудования. Поэтому актуально очищать «сырую» нефть сразу при добыче.
Автоматизация и оптимизация технологических процессов является важным фактором для повышения производительности и улучшении качества выпускаемой продукции. Поэтому автоматизацию на предприятия нефтедобычи и нефтепереработке должна использоваться на всех этапах добычи и производства. Применение автоматизации целесообразно не только из-за получения финансовой прибыли, но и в целях безопасности, поскольку нефтегазые продукты пожаро-взрывоопасные вещества.
Все традиционные технологические процессы на предприятиях нефтегазовой промышленности подразделяются на три направления:
1. Автоматика процесса добычи нефти и газа.
2. Автоматика переработки нефтегазового сырья.
3. Автоматика транспортировки нефти и газа к покупателю.
Путем автоматизации технологических процессов может быть достигнуто повышения производительности труда и улучшено качество товарной продукции.
Задача автоматизации процесса сепарации на технологической площадке установки подготовки нефти (УПН) сводится к автоматизированному контролю: контролю качеству товарной нефти, контроль на всех этапов подготовки нефти, контролю и управлению технологическим оборудованием, контроль безопасности.
Узел обезвоживания и обессоливания, представляющий собой наиболее сложный объект УПН, должен быть предварительно разделен на основные блоки: нагрев, обезвоживание, обессоливание, нагрев и обезвоживание и др.
Целью настоящей работы является разработка и исследование системы автоматизированного управления нефтеподготовки на месторождении с использованием автоматического регулирования подачи эмульгатора.
Цель работы - создание автоматизированной системы управления подачей деэмульгатора в реальном масштабе времени в зависимости от температуры и расхода выходного объема подготовленной для транспортирования нефти.
В процессе исследования проведен расчёт осаждения капли воды под влиянием внешних сил в зависимости от диаметра и температуры. Построенная математическая модель процесса обезвоживания нефти с применением ПИД и MPC регуляторов.
За счет внедрения новой АСУ ТП можно добиться улучшения процесса разделения нефти от воды, за счет регулировании параметров.
Область применения: нефтегазовая отрасль.
Экономическая эффективность/значимость работы средняя.
Нефтегазовая отрасль является одной из важных областей экономического развития Сибирских регионов РФ. На сегодняшний день существует 670 месторождений в Западной Сибири, средняя выработанность которых составляет от 37% до 60 %. При добычи нефтегазовых продуктов в пласт подается рабочий агент - вода или природный газ, для поддержания пластового давления (в 80% случаях используется вода). Средняя обводненность месторождений по России составляет от 50-80 %, что повышает себестоимость добываемой продукции [1].
Продукт, получаемый из нефтяных скважин, является сложной смесью, состоящей из нефти, попутного нефтяного газа, воды и механических примесей [2]. Нефть в «сыром» виде транспортировать нецелесообразно. Поскольку доставка «сырого» продукта экономически невыгодно: в-первых, поскольку имеет место большие потери по скорости транспортирования, вследствие совместного движения составляющих (нефти, газа и воды), из-за преодоления сил трения, во-вторых, минерализованная пластовая вода и механические примеси вызывают коррозию и ускоряют абразивный износ оборудования. Поэтому актуально очищать «сырую» нефть сразу при добыче.
Автоматизация и оптимизация технологических процессов является важным фактором для повышения производительности и улучшении качества выпускаемой продукции. Поэтому автоматизацию на предприятия нефтедобычи и нефтепереработке должна использоваться на всех этапах добычи и производства. Применение автоматизации целесообразно не только из-за получения финансовой прибыли, но и в целях безопасности, поскольку нефтегазые продукты пожаро-взрывоопасные вещества.
Все традиционные технологические процессы на предприятиях нефтегазовой промышленности подразделяются на три направления:
1. Автоматика процесса добычи нефти и газа.
2. Автоматика переработки нефтегазового сырья.
3. Автоматика транспортировки нефти и газа к покупателю.
Путем автоматизации технологических процессов может быть достигнуто повышения производительности труда и улучшено качество товарной продукции.
Задача автоматизации процесса сепарации на технологической площадке установки подготовки нефти (УПН) сводится к автоматизированному контролю: контролю качеству товарной нефти, контроль на всех этапов подготовки нефти, контролю и управлению технологическим оборудованием, контроль безопасности.
Узел обезвоживания и обессоливания, представляющий собой наиболее сложный объект УПН, должен быть предварительно разделен на основные блоки: нагрев, обезвоживание, обессоливание, нагрев и обезвоживание и др.
Целью настоящей работы является разработка и исследование системы автоматизированного управления нефтеподготовки на месторождении с использованием автоматического регулирования подачи эмульгатора.
При выполнении работы был проведен литературный анализ существующих методов обезвоживания и обессоливания нефти, рассмотрено общее описание установки подготовки нефти, процессы сепарация нефти от газа, виды и преимущества сепараторов.
Выявлены существующие недостатки на установках подготовки нефти: не автоматизированная подача деэмульгатора, отсутствие регулирования объема подачи реагента (деэмульгатора) во время работы.
Произведен расчет для осаждения частицы воды в нефтяной эмульсии, под действием всех внешних сил. Постоянные графики скорости осаждения капель воды в зависимости от температуры и диаметра.
Рассмотрено применение и влияние деэмульгаторов на образования капель нужного диаметра для ускорения процесса разделения нефтяной эмульсии.
Произведен анализ, сложные алгоритмы автоматического регулирования, выбран алгоритм МРС регулирование для подачи деэмульгатора в реальном масштабе времени. Для сравнения была выполнена реализация ПИД и МРС регулирования установки подготовки нефти. Анализирую работы регуляторов был сделан вывод, что оба регулятора могут успешно применяться для подачи деэмульгатора.
Выявлены существующие недостатки на установках подготовки нефти: не автоматизированная подача деэмульгатора, отсутствие регулирования объема подачи реагента (деэмульгатора) во время работы.
Произведен расчет для осаждения частицы воды в нефтяной эмульсии, под действием всех внешних сил. Постоянные графики скорости осаждения капель воды в зависимости от температуры и диаметра.
Рассмотрено применение и влияние деэмульгаторов на образования капель нужного диаметра для ускорения процесса разделения нефтяной эмульсии.
Произведен анализ, сложные алгоритмы автоматического регулирования, выбран алгоритм МРС регулирование для подачи деэмульгатора в реальном масштабе времени. Для сравнения была выполнена реализация ПИД и МРС регулирования установки подготовки нефти. Анализирую работы регуляторов был сделан вывод, что оба регулятора могут успешно применяться для подачи деэмульгатора.