Разработка автоматизированной системы управления сепарацией попутного нефтяного газа
ВВЕДЕНИЕ
Тема данной выпускной квалификационной работы посвящена разработке автоматизированной системы управления сепарацией попутного газа.
Модернизация и переход к устойчивому развитию нефтегазового сектора России связаны не только с внедрением инновационных технологий, но и с более рациональным и эффективным использованием имеющихся углеводородных ресурсов. Попутный нефтяной газ (ПНГ) в России традиционно рассматривался не как ценный ресурс, а как побочный продукт нефтедобычи, наиболее простой способ использования которого — факельное сжигание на нефтепромыслах [1].
Однако дальнейшее развитие газонефтехимической переработки ПНГ способствовало повышению экономической и экологической эффективности нефтяного сектора.
В настоящее время в России добывается 60 млрд. м3 попутного нефтяного газа ежегодно, при этом доли российских компаний по добыче ПНГ примерно следующие: Сургутнефтегаз – 27 %, ТНК ВР – 18,8 %, Роснефть – 14,9 %, Лукойл – 12 %, Газпром нефть – 7,6 %, другие – 19,7
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ7
1 ОПИСАНИЕ И АНАЛИЗ НЕФТЕГАЗОСЕПАРАТОРА КАК ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ………………………………………………………………………....9
1.1 Техническая характеристика газосепаратора9
1.2 Описание технологического процесса сепаратции попутного нефтяного газа и основного оборудования12
1.3 Параметры процесса сепарации попутного нефтяного газа и способы их регулирования20
2. РАЗРАБОТКА АСР ТЕМПЕРАТУРЫ СЕПАРАЦИИ ГАЗА В НЕФТЕГАЗОСЕПАРАТОРЕ…………………………………………………………23
2.1 Обоснование требований к АСР..…………………………………………….......23
2.2 Выбор технических средств автоматизации разработанной АСР..…………….24
2.3 Разработка технической структуры АСР температуры сепарации газа в газосепараторе………..………………..………………………………………..……..38
3 ОПИСАНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ .…40
3.1 Разработка алгоритмической структурной схемы АСР температуры сепарации газа в газосепараторе……….……….…………………………….…………..………40
3.2 Расчет настроек регулятора разработанной АСР45
3.3 Исследование качества управления разработанной АСР47
4 ПРОЕКТИРОВАНИЕ…………………………………………….………………….49
4.1 Разработка функциональной схемы автоматизации процесса сепарации попутного нефтяного газа49
4.2 Спецификация технических средств автоматизации к функциональнй схеме автоматизации..…………………………………………………………..……………… 53
4.3 Разработка технической структуры разработанной АСУ сепарацией попутного нефтяного газа ……………………………..…………….……...………..58
ЗАКЛЮЧЕНИЕ60
СПИСОК БИБЛИОГРАФИЧЕСКИХ ИСТОЧНИКОВ61
ПРИЛОЖЕНИЯ63
Приложение 1. Спецификация средств автоматизации АСР температуры сепарации газа в нефтегазосепараторе64
Приложение 2. Техническая структура АСР температуры сепарации газа в нефтегазосепараторе.65
Приложение 3. Функциональная схема автоматизации процесса сепарации попутного нефтяного газа66
Приложение 4. Техническая структура АСУ сепарацией попутного нефтяного газа 67
Приложение 5. Спецификация технических средств автоматизации АСУ сепарацией попутного нефтяного газа68
СПИСОК БИБЛИОГРАФИЧЕСКИХ ИСТОЧНИКОВ
Назарова Л.Н. Разработка нефтегазовых месторождений с трудноизвлекаемыми запасами: Учеб. пособие для вузов. – М.: РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина, 2011. –156 с.
Попутный газ последних ступеней сепарации. Режим доступа: https://neftegaz.ru/science/booty/331708-poputnyy-gaz-poslednikh-stupeney-separatsii-komprimirovanie-nizkonapornogo-png/
Андреев Е.Б., Попадько В.Е. Технические средства систем управления технологическим и процессам и нефтяной и газовой промышленности . - М.: И зд-в о РГ У нефти и газа им . И .М . Губкина. - 2014 . - 269 с.
Андреев Е.Б., Куцевич НА, Синенко О.В. SCADA-системы : взгляд изнутри. - М.: Изд-во РТСофт . - 2014 . - 176 с.
Андреев Е.Б., Попадько В.Е. Программные средства систем управления технологическим и процессам и нефтяной и газовой промышленности . - М.: Изд-в о РГУ нефти и газа им. И.М . Губкина. - 2015. - 266 с.
Андреев Е.Б., Мезенцева С Л., Пелипец С В. Проектирование систем управлени я в SCADA-пакете In Touch. Компьютерный практикум. - М.: Изд-во РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина. - 2018 . - 85 с.
Душин В.К. Теоретические основы информационных процессов и систем. - М.: И зд-во Дашков и К. - 2013 . - 347 с.
Технологический регламент Комплексного сборного пункта №5 (КСП-3) ЦППН-3 ОАО «Самотлорнефтегаз»
Кохановский ВА. Организация и планирование эксперимента. - Ростов - на- Дону: 2003. - 733 с.
8.Крекрафт Д., Джерджили С . Аналоговая электроника. Схемы , системы, обработка сигналов. - М.: Изд-во Техносфера . - 2015 . - 358 с.
9.Андреев, Е.Б. Автоматизация технологических процессов добычи и подготовки нефти и газа / Е.Б. Андреев, А.И. Ключников // Учебное пособие. – Недра-Бизнесцентр. – М.: – 2008. – 399 с.
10.Лозинский Л Д. Теория автоматического управления. Учебное пособие. - М.: Компания Спутник. - 2007.
11.Раннеев А.Г., Тарасенко АЛ. Методы и средств а измерений . - М.: Изд-во Академия. - 2006.
12.Теоретические основы испытаний и экспериментальная обр
Дискретные модули должны обеспечивать полное гальваническое разделение внутренних цепей от внешних цепей, а также обеспечивать ввод сигналов 12÷24 В и током не более 5 мА/сигнал. Модули дискретного вывода должны обеспечивать ток до 5 А при напряжении до ~220 В.
ПЛК представляют собой устройство, предназначенное для сбора, преобразования, обработки, хранения информации и выработки команд управления. Они реализованы на базе микропроцессорной техники и работают в локальных и распределенных системах управления в соответствии с заданной программой.
От небольших до мощных и высокоскоростных систем ПЛК обеспечивают самых требовательных заказчиков исчерпывающими возможностями и гибкостью при реализации современных сетевых решений в распределенных системах управления и контроля.
Перед выбором КТС необходимо провести анализ относительно состава и количества входных и выходных сигналов, имеющих место в системе управления. После подсчета сигнало