نوآوری محققان امیرکبیر در هوشمندسازی تولید نفت و گاز
به گزارش ایت بال، محققان دانشگاه صنعتی امیرکبیر موفق به طراحی و اجرای سیستم ای هوشمند برای کنترل و بهینه سازی پروسه تولید در میدان های نفت و گاز شدند.
به گزارش ایت بال به نقل از دانشگاه صنعتی امیرکبیر، مهدی فدایی، دانش آموخته دکتری و پژوهشگر دانشگاه صنعتی امیرکبیر که این طرح را با راهنمائی محمدجواد عامری و یوسف رفیعی، اعضای هیأت علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر، اجرا کرده است، درباره ی این موفقیت اظهار داشت: این طرح با عنوان «مدل سازی یکپارچه تولید با هدف کنترل و بهینه سازی پارامترهای مؤثر بر تولید» با هدف افزایش بهره وری سیستم های تولید نفت و گاز طراحی شده است.
وی با اشاره به ساختار سیستم های تولید نفت و گاز اضافه کرد: بعد از حفاری چاه های تولیدی، هیدروکربن های استخراج شده بوسیله خطوط انتقال به تجهیزات سطحی و پالایشگاه ها هدایت می شوند و مجموعه چاه ها، خطوط انتقال و تجهیزات سطحی، شبکه ای یکپارچه را می سازند که از آن با عنوان «سامانه یکپارچه تولید» یاد می شود.
فدایی اضافه کرد: در طراحی متداول این سیستم ها، چه در داخل کشور و چه در سطح بین المللی، عمدتا تنها متغیرهای عملیاتی سطحی مانند فشار سرچاه و دبی سیالات تولیدی مورد توجه قرار می گیرد، در صورتیکه با تغییر شرایط تولید در طول زمان، کارآمدی این سیستم ها کاسته می شود.
وی با اشاره به اینکه در مخازن دارای کلاهک گازی، به تدریج گاز از نفت جدا شده و لخته های مایع در خطوط انتقال تشکیل می شود، اظهار نمود: این لخته ها علاوه بر صدمه به تجهیزات سطحی، عملکرد جداسازهای چندفازی سطحی را نیز مختل می کنند و در نهایت باعث توقف تولید یا رشد هزینه های تعمیرات می شوند.
این پژوهشگر دانشگاه صنعتی امیرکبیر اشاره کرد: جداسازهای چندفازی سطحی معمولا برای شرایط مشخصی طراحی می شوند و با تغییر شرایط میدان، راندمان آنها کم کم کاهش پیدا می کند؛ بگونه ای که بعد از حدود ۱۰ سال از شروع بهره برداری، قطرات نفت و آب در جریان گاز خروجی مشاهده می شود و این مورد کیفیت خوراک پالایشگاه ها و صنایع پتروشیمی را می کاهد.
وی با اشاره به نوآوری این مطالعه اظهار داشت: در این پژوهش، برای اولین بار سیستم ای هوشمند و یکپارچه طراحی شده است که از آغاز بهره برداری تا انتهای عمر میدان، از تشکیل لخته های مایع در خطوط انتقال جلوگیری کرده و با کنترل هوشمند جداسازهای چندفازی، امکان جداسازی بهینه فازهای مایع و گاز را فراهم می آورد.
فدایی از طراحی و ساخت یکی از پیچیده ترین سیستم های جداسازی هوشمند یکپارچه در سطح جهان اطلاع داد و اضافه کرد: یکی از بخش های اصلی این طرح، ساخت سیستم جداسازی هوشمند در مقیاس آزمایشگاهی بود که بدون دخالت انسان و بصورت کاملا خودکار، لخته های مایع را حذف کرده و جداساز را همواره در وضعیت بهینه نگه می دارد؛ بگونه ای که حتی ریزترین قطرات مایع نیز در جریان گاز خروجی مشاهده نمی شود.
وی اشاره کرد: این سیستم به صورت کامل با تجهیزات بومی ساخته شده و در جهان تنها چهار نمونه مشابه در دانشگاه های تگزاس آمریکا، دانشگاه فنی نروژ، دانشگاه دلفت هلند و دانشگاه هریوت وات اسکاتلند وجود دارد، اما سیستم طراحی شده در لابراتوار ژئومکانیک دانشکده مهندسی نفت و زمین انرژی دانشگاه صنعتی امیرکبیر از نظر پیچیدگی، انعطاف پذیری، دقت و جامعیت، از نمونه های موجود پیشرفته تر است.
این دانش آموخته دانشگاه صنعتی امیرکبیر با اشاره به نتایج اجرای این سیستم اظهار نمود: استفاده از سیستم تولید هوشمند یکپارچه در شبیه سازی یک میدان نفتی واقعی نشان داد که میزان نفت استحصال شده در مخازن ذخیره سطحی در یک دوره ۲۰ ساله، نسبت به سیستم های متداول صنعت نفت و گاز، تا ۵۹ درصد افزایش خواهد یافت.
وی اضافه کرد: این سیستم علاوه بر افزایش قابل توجه تولید، هزینه های نگهداری و تعمیرات را می کاهد، از ایجاد اختلال در فرایند تولید جلوگیری می کند و بصورت کاملا خودکار، فرایند بهره برداری از میدان های نفتی و گازی را مدیریت می کند. همینطور این فناوری قابلیت استفاده در تمامی میدان های کم فشار و پرفشار کشور را دارد.
فدایی با اشاره به چالش های طراحی این سیستم اظهار داشت: طراحی جداسازهای چندفازی از پیچیده ترین بخش های صنعت نفت می باشد و تنها تعداد کمی از شرکت های بین المللی به دانش فنی آن دسترسی دارند، ضمن آن که اطلاعات طراحی این تجهیزات نیز محرمانه است.
وی اضافه کرد: در این مطالعه با استفاده از روابط نیمه تجربی موجود در منابع معتبر، چندین جدا ساز آزمایشگاهی طراحی و آزمایش شد، اما نتایج نشان داد این روابط دارای خطا هستند؛ از ین جهت، روابط و معادلات جدیدی برای طراحی جداسازهای چندفازی استخراج شد که در چارچوب چندین مقاله در نشریات معتبر بین المللی انتشار یافته است.
این پژوهشگر دانشگاه صنعتی امیرکبیر اضافه کرد: در ادامه، مدار جریان چندفازی مایع و گاز با استفاده از تجهیزات بومی طراحی و ساخته شد و با به کارگیری حسگرها و کنترل کننده های مختلف، سیستم هوشمند در مقیاس آزمایشگاهی توسعه یافت تا زمینه اجرای پروژه های بزرگ تر فراهم گردد.
وی با اشاره به استفاده از روش «سخت افزار در حلقه» (Hardware in the Loop-HIL) اظهار داشت: در این شیوه که در صنایع پیشرفته کاربرد گسترده ای دارد، ابتدا سیستم در مقیاس کوچک آزمایش شده و سپس در یک محیط شبیه سازی شده با ابعاد واقعی مورد ارزیابی قرار می گیرد. بعد از موفقیت در مرحله آزمایشگاهی، مدل هوشمند در مقیاس میدانی نیز به کار گرفته شد و نتایج خیلی مطلوبی به دست آمد. این مدل در مراحل مختلف بهینه سازی شده و روند توسعه آن همچنان ادامه دارد.
وی مهم ترین کاربرد این فناوری را در صنعت نفت و گاز دانست و اظهار نمود: تمامی بخش های این مطالعه دارای نوآوری بوده و تابحال از نتایج آن ۱۵ مقاله علمی در نشریات ISI و علمی ـ پژوهشی انتشار یافته است.
این پژوهشگر دانشگاه صنعتی امیرکبیر یکی از مهم ترین بخش های این مطالعه را استفاده از الگوریتم های پیش بین مانند فیلتر کالمن و شیوه های کنترل بهینه برای مدیریت یک میدان نفتی واقعی مطرح کرد که نتایج آن در نشریه معتبر Scientific Reports از مجموعه انتشارات Nature انتشار یافته است.
وی قابلیت استفاده آسان در میدان های نفتی و گازی، مقاومت در مقابل نویز و اختلالات عملیاتی، امکان استفاده در مخازن کم فشار و پرفشار، بومی بودن فناوری و نوآوری در سطح ملی و بین المللی را از دیگر خاصیت های این موفقیت برشمرد.
وی اشاره کرد: این سیستم بصورت کامل با تجهیزات بومی تولید شده و در جهان تنها چهار نمونه مشابه در دانشگاه های تگزاس آمریکا، دانشگاه فنی نروژ، دانشگاه دلفت هلند و دانشگاه هریوت وات اسکاتلند وجود دارد، اما سیستم طراحی شده در آزمایشگاه ژئومکانیک دانشکده مهندسی نفت و زمین انرژی دانشگاه صنعتی امیرکبیر از نظر پیچیدگی، انعطاف پذیری، دقت و جامعیت، از نمونه های موجود پیشرفته تر است. وی افزود: در این مطالعه با بهره گیری از روابط نیمه تجربی موجود در منابع معتبر، چندین جدا ساز آزمایشگاهی طراحی و آزمایش شد، اما نتایج نشان داد این روابط دارای خطا هستند؛ از ین جهت، روابط و معادلات جدیدی برای طراحی جداسازهای چندفازی استخراج شد که در قالب چندین مقاله در نشریات معتبر بین المللی انتشار یافته است. این مدل در مراحل مختلف بهینه سازی شده و روند توسعه آن همچنان ادامه دارد.
منبع: 8pool.ir
این مطلب را می پسندید؟
(0)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب