Разработка математического обеспечения систем оптимального проектирования и автоматического управления технологическими процессами дегазации нефти

• Автор: Тугов, Виталий Валерьевич
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Оренбург
• Количество страниц: 208 с. : ил

Введение

1 Состояние вопроса и задачи исследования.

1.1 Характеристика принципиальных схем систем сбора и подготовки нефти и газа.

1.2 Методы и устройства сепарации добываемой со скважин нефти.

1.3 Автоматизация технологических процессов сепарации нефти на станциях первичной подготовки нефти и газа.

1.3.1 Свойства сепарационной установки как объекта управления по уровню нефти

1.3.2 Свойства сепарационной установки как объекта управления по уровню раздела сред вода нефть

1.3.3 Свойства сепарационной установки как объекта управления по давлению газа.

1.4 Обоснование темы и задачи исследования

2 Математическое описание сепарационной установки газнефть

как объекта автоматического управления

2.1 Математическое описание сепарационной установки газнефть как объекта автоматического управления по давлению газа с учетом расходов газа, нефти и воды
2.2 Матема тическое описание сепарационной установки газнефть как объекта автоматического управления по давлению газа с учетом расхода только газа
2.3 Математическое описание сепарационной установки газнефть как объекта автоматического управления но уровню жидкости с учетом расходов газа, нефти и воды
2.4 Математическое описание сепарационной установки газнефть как объекта автоматического управления но уровню жидкости с учетом расхода только жидкости нефти и воды.
3 Исследования влияния технологических параметров на характеристики сепарационной установки газнефть как объекта оптимального проектирования,
3.1 Определение экстремальных соотношений между технологическими параметрами сепарационной установки
3.2 Исследование влияния технологических параметров на характеристики сепарационной установки газнефть как объекта оптимального ироекгирования по давлению газа.
3.3 Исследование влияния технологических параметров на
характеристики сепарационной установки как объекта оптимального проектирования по уровню нефти
4 Исследование эффективности дегазации нефти на станциях
первичной подготовки
4.1 Теоретическое сопоставление дегазации нефти методами сепарации, отдувки и динамической дегазации и определение рациональных регулируемых параметров
4.1.1 Анализ дегазации нефти способом сепарации.
4.1.2 Анализ дегазации нефти способом отдувки.
4.1.3 Анализ способа динамической дегазации нефти.
4.2 Исследование и разработка принципиальных схем дегазации нефти
на станциях первичной подготовки
4.2.1 Поплавковый нефтегазовый сепаратор
4.2.2 Акустический деаэратор для дегазации нефти
4.2.2.1 Гидродинамика газовых пузырьков в жидкости при гидростатическом давлении и ультразвуковых колебаниях
4.2.3 Роторный ультразвуковой дегазатор нефти.
4.2.4 Общая принципиальная схема системы подготовки нефти и газа
5 Экспериментальные исследования динамической дегазации нефти
под воздействием ультразвуковых колебаний
5.1 Цель и задачи экспериментальных исследований.
5.2 Установка для проведения экспериментальных исследований
5.3 Методика проведения экспериментальных исследований.
5.4 Методика обработки экспериментальных данных и оценки погрешности измерений
5.5 Результаты экспериментальных исследований
6 Разработка алгоритмов управления, программ и функциональных схем автоматизации дегазации нефти на станциях первичной подготовки по математическим моделям.
6.1 Алгоритмы управления выходом газа из нефти.
6.1.1 Алгоритм управления процессом сепарации нефти подавлению
6.1.2 Алгоритм управления процессом сепарации по уровню нефти
6.1.3 Алгоритм управления выходом газа из нефти при динамической дегазации
6.2 Функциональная схема автоматизации цифрового управления
сепарационной установкой
6.3 Функциональная схема автоматизации цифрового управления сепарационной установкой подавлению газа
6.4 Функциональная схема автоматизации цифрового управления сепарационной установкой по уровню нефти
6.5 Функциональная схема автоматизации цифрового управления акустическим деаэратором
6.6 Функциональная схема автоматизации цифрового управления
роторным ультразвуковым устройством.
6.7 Цифровое моделирование с помощью гформ систем автоматического управления сепарационной установки
по давлению газа
Заключение.
Список используемых источников


Сепарация предназначена 3, для отделения из добываемой со скважин нефти нефтяного газа, уменьшения степени перемешивания нефти и газа в нефтегазовом потоке и снижения тем самым гидравлических сопротивлений потока, устранения образовавшейся иены и уменьшения гидравлических ударов и пульсаций при транспортировке нефти от сепараторов первой ступени до последующих установок. Сепарация добываемой со скважин нефти производится в сепараторах, в которых происходит не только отделение газовой от жидкой фазы, но может происходить и отделение нефти от воды 5,,. МПа и выше, среднего давления от 0,6 МПа до 2,5 МПа, низкого давления от 0 до 0,6 МПа и вакуумные. В газонефтяных сепараторах любого типа выделяют 3,5,7,0, основную сепарациониую секцию, предназначенную для отделения нефти от газа осадительную секцию, в которой осуществляется дополнительное выделение пузырьков газа секцию сбора нефти, которая предназначена как для сбора нефти, так и для вывода нефти из сепаратора и каплеуловительную секцию, расположенную в верхней части сепаратора и предназначенной для улавливания частиц нефти, увлекаемых потоком газа. Эффективность работы сепаратора любого типа, устанавливаемого на нефтяном месторождении, характеризуется двумя основными показателями 3,5. Чем меньше эти показатели, тем эффективнее работа сепаратора. Технически более совершенным считается сепаратор, который при прочих равных условиях обеспечивает более высокую степень очистки газа и жидкости и имеет большую производительность при минимуме затрат на его изготовление. Степень технического совершенства сепаратора характеризуется 3,7 минимальным диаметром капель жидкости, задерживаемых в сепараторе максимально допустимой средней скоростью газового потока в свободном сечении сепаратора, а также в каплеуловительной секции временем пребывания жидкости нефти или нефти и воды в сепараторе, за которое происходит максимальное отделение свободного газа от жидкости. Допустимое значение удельного уноса капельной жидкости не должно превышать см3 на м газа, в то время как удельный унос свободного газа потоком жидкости при условиях в сепараторе рекомендуется принимать не более x см на 1 м жидкости 3,7. В системах сбора и подготовки нефти и газа применяются вертикальные и горизонтальные сепараторы с различными особенностями в конструкции каплеуловительных секций, сливных полок и элементов ввода нефтегазовой смеси. Зарубежные фирмы обычно используют вертикальные сепараторы для сепарации нефти с низким газовым фактором, а горизонтальные для нефти с высоким газовым фактором и содержанием воды ,. С переходом к однотрубной системе сбора резко повысилась нагрузка па сепараторы по газу. Это явилось причиной постепенного перехода от сепараторов вертикального типа к горизонтальным конструкциям сепараторов, обладающих большей производительностью по газу 4,5,9,,,. В данных сепараторах в результате использования центробежных сил обеспечивается наиболее полное отделения нефти от газа. Горизонтальные сепараторы имеет гораздо большую площадь разделения газа и жидкости, большую производительность по жидкости и более длинную с перегородками секцию сепарации газа. Горизонтальные сепараторы легче оборудовать, эксплуатировать и монтировать в блочном исполнении. Газовый поток в таких сепараторах направлен горизонтально и, в основном, не противодействует оседающим частицам жидкости, как это имеет место в вертикальных сепараторах. Основными элементами горизонтальных сепараторов являются сливные полки и фильтры грубой и тонкой очистки. Газовыделение из нефти происходит в этих сепараторах на наклонных полках при пленочном течении 4,5,7,8,9,,. Выделение как растворенного, так и окклюдированного газа из нефти в секции сбора незначительно. Наиболее распространенными видами горизонтальных сепараторов являю гея гидроциклонные, в которых имеется центробежный дегазатор, где идет процесс разделения нефти и газа на самостоятельные потоки под действием центробежных сил нефтегазовые сепараторы с наклонными полками, по которым течет нефть полочные сепараторы, предназначенные для разгазирования и частичного до 5 остаточной воды обезвоживания нефти устройство предварительного отбора газа рисунок 1. В настоящее время существует большое количество разработок в области повышения глубины разгазирования нефти, посвященные конструктивному совершенствованию действующих сепараторов.