Добавлен: 26.04.2024
Просмотров: 49
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Уфимский государственный нефтяной технический университет»
Кафедра автоматизации, телекоммуникации и метрологии
Отчет
по производственной практике
на тему: « »
Выполнил: ст. гр. МАГ01-21-01
Руководитель: доцент, к.т.н. Х.Г. Нагуманов
Руководитель направления А.Н. Краснов
Уфа 2022
Содержание
Введение 3
Заключение 34
Список использованных источников 35
Введение
В настоящее время наблюдается изменение условий разработки месторождений нефти, что в первую очередь с технической стороны связано с такими явлениями, как истощение месторождений и повышение обводненности нефтяной продукции. Таким образом в ближайшем будущем проблема стабильности нефти, поступающей на заводы будет приобретать все-большие масштабы.
Анализ литературы по теме показывает [1-6], что основные резервы повышения эффективности производств добычи, транспорта и переработки нефти и газа связаны с решением «продвинутых» задач (задач усовершенствованного управления), в первую очередь — задач оперативного управления по показателям качества (ПК) и технико-экономическим показателям (ТЭП) [8, 9].
Одной из особенностей нефтеперерабатывающих производств является нестабильность характеристик сырья, определяющая необходимость изменения режимных параметров с целью поддержания нормируемых показателей качества получаемых продуктов. При этом могут изменяются фракционный и химический составы, содержание воды и солей. В последнее время на части НПЗ практикуется использование сырья и его переработка "с колес", что сводит к минимуму время на анализы сырья, при этом сырье может быть смесью нескольких нефтей, полученных с различных месторождений и обладающих различными свойствами и характеристиками. Известно, что несмотря на огромное количество работ по изучению свойств нефтей отдельных месторождений, многие вопросы управления технологией пере-работки этих нефтей остаются открытыми, а при использования смесей нефтей проблемы только усиливаются [10].
В то же время существуют работы по улучшению настройки и адаптации регуляторов для технологических процессов [7].
Таким образом соединение в общей системе усовершенствованного управления с использованием моделей и подсторойки регуляторов позволит взять лучшее от каждого подхода и решить проблему изменения сырья.
Цель работы: повышение стабильности работы установки и выхода целевого продукта в условиях нестабильного сырья.
Задачи исследования:
1. Разработать модель оценки ключевых показателей качества сырья по технологическим параметрам работы установки.
2. Разработать модель оценки ключевых показателей качества продукции по технологическим параметрам работы установки.
3. Разработать систему автоматической подстройки регуляторов на основе разработанной модели.
4. Реализация и тестирование разработанной системы.
Предполагаемым результатом является разработанная система, которая позволит повысить стабильность работы установки и выхода целевого продукта в условиях нестабильного сырья.
Научная новизна разработанные модели и системы отличаются тем, что позволяют оценивать по текущим параметрам работы технологической установки изменение параметров сырья и рассчитать необходимые коррекции работы технологического процесса.
1 Обзор существующих работ, оценивающих изменение составов различных нефтей
Основной целью управления процессом ректификации является достижение заданного качества производимой продукции. В то же время технические средства контроля качества не удовлетворяют требованиям оперативного управления технологическим процессом в реальном времени (длительность анализов). В связи с этим, для получения необходимой оперативной информации, возможно использование методов математического моделирования технологических процессов с целью получения зависимости качества разделения от оперативно измеряемых параметров реакции. Данный тип задач относятся к классу обратных или задач параметрической и структурной идентификации.
В настоящее время существуют следующие группы методов математического моделирования для описания процессов полимеризации: эмпирические, кинетические, статистические.
Эмпирические методы основаны на идее "черного ящика". Сущность методов состоит в построении статистических зависимостей выходных параметров процесса от управляющих величин на основе имеющегося набора данных по измерению этих величин. Как правило, зависимости представлены в виде полинома. Данные методы показали эффективность при разработке автоматизированных систем управления, однако их недостатком является то, что они не дают возможности экстраполяции полученных закономерностей на другие условия.
Кинетические методы основаны на применении кинетических уравнений, которые описывают макро-совокупности молекул. Кинетические уравнения являются первоосновой математической модели химического процесса, поскольку содержат информацию об основных закономерностях протекания кинетических превращений. Кроме того, кинетические уравнения предопределяют не только выбор реактора, но и позволяют подойти к расчету оптимальных технологических параметров.
Статистические методы используются, как правило, для описания процесса образования одной молекулы, и при моделировании реальных технологических процессов необходимо привлечение дополнительных методов, основанных на кинетических уравнениях, без которых невозможно вычисление количественных и качественных характеристик процесса полимеризации.
При создании моделей в условиях проведения эксперимента в рамках промышленной эксплуатации для методов, описанных выше, возникают трудности, связанные с множеством уравнений, в которых практически невозможно определить параметры для данных выражений. В связи с этим применение методов имитационного моделирования для идентификации модели процесса полимеризации выглядит наиболее предпочтительным.
Оценка влияния изменения составов нефтей на ведение технологического процесса и его параметры. При техногенном воздействии на пластовую нефть, заключающемся в создании гидродинамических потоков воды и нефти в залежи, закачки вытесняющих агентов в пласт, и вследствие происходящих при этом физико-химических процессов взаимодействия между пластовыми и закачанными жидкостями наблюдается изменение значений физико-химических свойств добываемой нефти. Механизм, причины и последствия данного явления достаточно полно описаны в [1].
С началом гидродинамического воздействия на пластовую нефть она неизбежно разделяется на две составляющие: подвижную нефть, которая может быть добыта в процессе разработки залежи, и остаточную нефть, которая остается в залежи в силу различных причин. Из многочисленных публикаций [2,3] известно, что свойства подвижной и остаточной составляющих пластовой нефти могут сильно отличаться друг от друга. Из-за сложившейся практики в процессе исследований физико-химических свойств пластовой нефти участвует только ее подвижная составляющая (отбор проб пластовой нефти), свойства же остаточной нефти практически не изучены. На данном этапе развития исследователи могут только моделировать остаточную нефть, расчетными методами получать значения ее свойств и компонентного состава.
Надо разделять понятия «пластовая нефть» и «подвижная нефть», потому что «подвижная нефть» является частью «пластовой нефти» и между ними наблюдаются разные значения их физико-химических свойств. При информационном обеспечении процесса добычи нефти необходимо учитывать различия между свойствами «пластовой нефти» и «подвижной нефти», так как техногенное воздействие оказывается в целом на «пластовую нефть», а добывается только ее часть — «подвижная нефть».
С началом техногенного воздействия на пласт начинаютcя процессы перераспределения компонентов между подвижной и остаточной составляющими пластовой нефти. Пластовая нефть выходит из начального состояния термодинамического равновесия, характеризующегося определенными значениями внутренней энергии системы: пластовая жидкость – поверхность коллектора.
Под техногенными процессами в данном случае понимается воздействие на пластовую нефть, которое выводит ее из состояния начального термодинамического равновесия между ее компонентами, с породой, пластовой водой и т.д. К техногенным процессам можно отнести: гидродинамическое воздействие на пластовую нефть, закачки воды и ПАВ в пласт, процессы, приводящие к изменению структуры и свойств порового пространства, то есть в целом технологическую деятельность, направленную на добычу углеводородного сырья.
Процессы техногенного воздействия приводят к изменению компонентного состава и значений физико-химических свойств подвижной нефти.
В научной литературе приведены примеры изменения состава попутного газа, происходящие при разработке месторождения.
Добываемая подвижная нефть в процессе подготовки разделяется на товарную нефть и попутный газ, поэтому логично предположить, что техногенное воздействие повлияет и на компонентный состав обеих составляющих подвижной нефти.
Изменение содержания метана в попутном газе в процессе эксплуатации Туймазинского месторождения приведено в работе [4]. Показано, что при разработке залежи содержание метана в попутном газе возрастает и это происходит из-за растворения метана в воде; рост содержания метана в попутном газе объясняется добычей его с увеличивающимися объемами подтоварной воды.
В работе [5] также приведены данные об изменении содержания метана в попутном газе Туймазинского месторождения. По одной информации содержание метана в газе к более поздней стадии разработки уменьшается (табл. 1), по другой – возрастает (табл. 3).
Влияние процесса разработки залежи на значения физико-химических свойств добываемой нефти месторождений Западной Сибири показано в работах [1,6,7,8,9]. Там же приведены масштабы изменения значений физико-химических свойств подвижной нефти, вскрыты механизмы, влияющие на нефть в различные периоды и в разных зонах разрабатываемого пласта.
В работе [1] приведена информация о закономерном изменении компонентного состава нефтяного газа на пунктах подготовки нефти месторождений Западной Сибири в процессе ее добычи. Отмечено, что в нефтяном газе I и II ступени сепарации нефти наблюдается закономерное изменение во времени содержания азота и диоксида углерода. Однако закономерного изменения в содержании других компонентов нефтяного газа в исследуемый период разработки месторождений не установлено.
До последнего времени задача исследования динамики значений физико-химических свойств (в том числе ее компонентного состава) пластовой нефти месторождений Западной Сибири не ставилась, поэтому объем информации об изменении компонентного состава нефти небольшой. Анализируя немногочис ленные данные исследований свойств пластовой нефти месторождений Западной Сибири, авторам удалось получить результаты, способные осветить проблему изменения компонентного состава продукции нефтяных скважин в процессе их эксплуатации.
Рисунок 1.1 - Содержание углеводородных компонентов в пробах нефти скв. 6140 Северо-Даниловского месторождения (пласт П1)
На рис. 1.1–1.3 приведены примеры, характеризующие изменения содержания отдельных углеводородных компонентов подвижной нефти по скважинам пласта П1 Северо-Даниловского месторождения во времени. Исследовался компонентный состав проб нефти на скважинах, эксплуатировавшихся фонтанным способом в безводный период, дебиты скважин составляли 80 120 т/сут. Диапазоны значений физико-химических свойств глубинных проб нефти следующие: газосодержание – 45–122 м3/т, плотность подвижной нефти при пластовых условиях – 658–793 кг/м3, молярная масса – 108–148 кг/кмоль, динамическая вязкость – 0.9–1.63 мПа*с, давление насыщения нефти газом – 4.7–16 МПа.
В результате анализа полученных данных установлено, что наибольшие изменения абсолютных значений концентрации происходят у метана и суммы компонентов С6+в. Содержание метана за период исследований в подвижной нефти уменьшается с 38 до 24% в скв. 6140; с 35 до 25% в скв. 6183; с 35 до 23% в скв. 6232; с 37 до 24% в скв. 6205. Содержание группы компонентов С6+в в подвижной нефти за это время по этим скважинам возрастает: в скв. 6140 с 57 до 65%; в скв. 6183 с 52 до 58%; в скв. 6232 с 45 до 62%; в скв. 6205 с 51 до 62%. Абсолютные значения концентрации этана, пропана, суммы бутанов и суммы пентанов изменяются в меньшей степени.
