نوآوری محققان امیرکبیر در هوشمندسازی تولید نفت و گاز
به گزارش پرتوبلاگ، محققان دانشگاه صنعتی امیرکبیر موفق به طراحی و اجرای سامانه ای هوشمند برای کنترل و بهینه سازی فرایند تولید در میدان های نفت و گاز شدند.
به گزارش پرتوبلاگ 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، اعضاء هیات علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر، اجرا کرده است، در رابطه با 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 راندمان سامانه های تولید نفت و گاز طراحی شده است.
وی ضمن اشاره به ساختار سامانه های تولید نفت و گاز اضافه کرد: بعد از حفاری چاه های تولیدی، هیدروکربن های استخراج شده از راه 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 سامانه 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 حالیکه با تغییر شرایط تولید در طول زمان، کارآیی این سامانه ها کاهش پیدا می کند.
وی با اعلان اینکه در مخازن دارای کلاهک گازی، بمرور زمان 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 هم مختل می کنند و در نهایت سبب توقف تولید یا بالارفتن 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 آغاز 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 ضمن اشاره به نوآوری این مطالعه اظهار داشت: در این پژوهش، برای اولین بار سامانه ای هوشمند و یکپارچه طراحی شده است که از شروع 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 سامانه های جداسازی هوشمند یکپارچه در سطح جهان آگاهی داد و اضافه کرد: یکی از بخش های اصلی این طرح، ساخت سامانه جداسازی هوشمند در مقیاس آزمایشگاهی بود که بدون دخالت انسان و به شکل بطورکامل خودکار، لخته های مایع را حذف کرده و جداساز را همواره در وضعیت بهینه نگه می دارد؛ بگونه ای که حتی ریزترین قطرات مایع هم در جریان گاز خروجی مشاهده نمی شود.
وی تصریح کرد: این سامانه بطور 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 سامانه 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 ضمن اشاره به نتایج اجرای این سامانه 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 سامانه های متداول صنعت نفت و گاز، تا ۵۹ درصد افزایش خواهد یافت.
وی اضافه کرد: این سامانه علاوه بر افزایش قابل توجه تولید، هزینه های نگهداری و تعمیرات را می کاهد، از ایجاد اختلال در پروسه تولید جلوگیری می کند و به شکل بطورکامل خودکار، پروسه 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 ضمن اشاره به چالش های طراحی این سامانه 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 هم محرمانه است.
وی اضافه کرد: 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 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 بهره گیری از تجهیزات بومی طراحی و ساخته شد و با به کارگیری حسگرها و کنترل کننده های مختلف، سامانه هوشمند در مقیاس آزمایشگاهی توسعه یافت تا زمینه اجرای پروژه های بزرگ تر فراهم گردد.
وی ضمن 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 سامانه 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 هم به کار گرفته شد و نتایج بسیار 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 تا حالا 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 عنوان نمود 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.
خلاصه اینکه به گزارش پرتوبلاگ 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، اعضاء هیأت علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر، اجرا کرده است، در ارتباط با این موفقیت عنوان کرد: این طرح با عنوان مدل سازی یکپارچه تولید با هدف کنترل و بهینه سازی پارامترهای مؤثر بر تولید با هدف افزایش راندمان سیستم های تولید نفت و گاز طراحی شده است. وی افزود: در این مطالعه با سودجستن 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 منتشر شده است. این مدل در مراحل مختلف بهینه سازی شده و روند توسعه آن بازهم ادامه دارد.
این مطلب پرتوبلاگ را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب