Разработка автоматизированной системы управления процессом сепарации нефти

ВВЕДЕНИЕ 4
1. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ НАУЧНЫХ И ТЕХНИЧЕСКИХ ИСТОЧНИКОВ 6
1.1 Отделение газа от нефти 6
1.2 Основные функции нефтегазовых сепараторов 9
1.3 Параметры, определяющие эффективность работы сепараторов 10
1.4 Классификация сепараторов 11
1.5 Конструктивные особенности и принципы работы типовых сепараторов 13
2 ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ РАЗРАБОТКИ 29
2.1 Общая характеристика предприятия 29
2.2 Анализ технологического объекта, подлежащего автоматизации 32
2.3 Формирование технического задания на разработку автоматизированной системы управления 42
3 РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ 47
3.1 Анализ существующей или проектируемой автоматизированной системы управления 47
3.2 Подготовка проектной документации по автоматизированной системе управления 49
3.3 Организационные и технические мероприятия по подготовке объекта и персонала к вводу системы в эксплуатацию 69
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 71
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 74
ПРИЛОЖЕНИЕ А 78
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 79
ПРИЛОЖЕНИЕ В 80
ПРИЛОЖЕНИЕ Г 81
ПРИЛОЖЕНИЕ Д 82

Весь текст будет доступен после покупки

Процесс сепарации нефти является одним из ключевых этапов в технологической цепочке добычи и подготовки углеводородного сырья. От эффективности разделения нефти, газа и воды напрямую зависят качество конечной продукции, безопасность эксплуатации оборудования, а также экологическая и экономическая целесообразность всего производственного цикла. В условиях роста требований к энергоэффективности, надежности и автоматизации нефтедобывающих предприятий актуальность разработки современных автоматизированных систем управления (АСУ) процессом сепарации нефти приобретает особое значение. Существующие решения зачастую устаревают морально и физически, не обеспечивают необходимой точности регулирования параметров процесса и недостаточно адаптированы к изменяющимся условиям работы скважин.
Целью настоящей выпускной квалификационной работы является разработка автоматизированной системы управления процессом сепарации нефти, направленной на повышение эффективности, надежности и безопасности технологического процесса.
Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи исследования:
– провести анализ научных и технических источников, посвященных принципам работы, конструкциям и методам управления нефтегазовыми сепараторами;
– выполнить техническое обоснование необходимости разработки новой АСУ на базе анализа существующего технологического объекта и предприятия в целом;
– сформировать техническое задание на проектирование автоматизированной системы;
– разработать проектную документацию для внедряемой АСУ, включая выбор аппаратных и программных средств;
– предложить организационные и технические мероприятия по подготовке объекта и персонала к вводу новой системы в эксплуатацию.
Объектом исследования выступает процесс сепарации нефти. Субъектом исследования является автоматизированная система управления данным процессом.
В работе использованы следующие методы: анализ научно-технической литературы, системный анализ, методы проектирования автоматизированных систем управления, а также нормативно-техническая документация в области автоматизации технологических процессов.
Практическая значимость результатов работы заключается в возможности их применения для модернизации действующих или проектирования новых установок сепарации на нефтедобывающих предприятиях. Разработанная АСУ позволит обеспечить стабильные параметры выходной продукции, снизить риски аварийных ситуаций, уменьшить эксплуатационные затраты и повысить общую эффективность производственного процесса.

Весь текст будет доступен после покупки

1. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ НАУЧНЫХ И ТЕХНИЧЕСКИХ ИСТОЧНИКОВ
1.1 Отделение газа от нефти
Когда давление снижается ниже давления насыщения, из нефти начинает выделяться газ. Этот процесс стартует непосредственно в пласте, а затем продолжается в стволе скважины, промысловых и сборных трубопроводах, а также в оборудовании для подготовки добываемой продукции. Выделившийся газ движется в направлении понижения давления: в пласте – к забою скважины, в стволе – к устью, а далее – в нефтегазовый сепаратор (рис. 1) [5].

Рисунок 1 – Пример нефтегазового сепаратора
Сепарационные установки применяются преимущественно для отделения газа от нефти – либо без предварительного обезвоживания, либо в рамках технологий, обеспечивающих одновременное и непрерывное выделение как растворённого газа, так и пластовой воды из нефтяного потока.
Ключевыми параметрами, задаваемыми при сепарации, являются давление и температура. Их регулирование позволяет создать оптимальные термобарические условия, способствующие полному выделению газа из нефтепродукта.
Как правило, процесс разделения нефтегазовой смеси осуществляется многоступенчато, что обеспечивает получение максимально очищенного конечного продукта. На первой ступени, где поддерживается высокое давление, из добываемой из скважины смеси удаляется основная часть газа. Последующие стадии – при среднем и низком давлениях – завершают дегазацию нефти практически до полного исчерпания растворённых углеводородов. При этом схема сепарации, включая количество ступеней и их термобарические режимы, тесно связана с необходимостью минимизировать факельное сжигание нефтяного газа при производстве товарной нефти [6,7,8].
Выбор числа ступеней, значений давления на каждой из них, а также размещение сепарационных установок определяется следующими факторами:
1. энергетическим потенциалом конкретного нефтяного месторождения;
2. физико-химическими свойствами добываемой нефти;
3. целевым назначением углеводородного сырья, включая особенности технологической цепочки его подготовки и транспортировки к пунктам потребления.
Особое внимание уделяется оптимизации давления на первой ступени сепарации при работе с лёгкими нефтями, характеризующимися высоким начальным газосодержанием [6].

Весь текст будет доступен после покупки

1. ГОСТ Р 71765-2024. Единая система стандартов автоматизированных систем управления. Автоматизированные системы управления технологическими процессами. Общие требования. – Введ. 2025-07-01. – М.: Стандартинформ, 2024. – 28 с.
2. ГОСТ Р 59794-2021. Системы автоматизации производства и интеграция. Интеграция данных жизненного цикла перерабатывающих предприятий, включая нефтяные и газовые. – Введ. 2022-07-01. – М.: Стандартинформ, 2021. – 45 с.
3. ГОСТ 34.201-2020. Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Виды, комплектность и обозначения документов при создании автоматизированных систем. – Введ. 2021-07-01. – М.: Стандартинформ, 2020. – 32 с.
4. ГОСТ Р 59793-2021. Информационная технология. Автоматизированные системы. Стадии создания. – Введ. 2022-07-01. – М.: Стандартинформ, 2021. – 24 с.
5. ГОСТ Р 59792-2021. Информационная технология. Виды испытаний автоматизированных систем. – Введ. 2022-07-01. – М.: Стандартинформ, 2021. – 18 с.
6. ГОСТ 21.208-2013. Система проектной документации для строительства. Автоматизация технологических процессов. Обозначения условных приборов и средств автоматизации в схемах. – Введ. 2014-07-01. – М.: Стандартинформ, 2013. – 36 с. (действующий стандарт, актуальный для проектирования АСУ ТП).
7. ГОСТ 32569-2013. Трубопроводы технологические стальных. Требования к устройству и эксплуатации на взрывопожароопасных и химически опасных производствах. – Введ. 2014-07-01. – М.: Стандартинформ, 2013. – 48 с.
СТО Газпром 2-2.3-251-2013

Весь текст будет доступен после покупки