نوآوری محققان امیرکبیر در هوشمندسازی تولید نفت و گاز
ساخت اپل آی دی: 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 ساخت اپل آی دی به نقل از دانشگاه صنعتی امیرکبیر، مهدی فدایی، دانش آموخته دکتری و پژوهشگر دانشگاه صنعتی امیرکبیر که این طرح را با راهنمایی 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 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 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 افزود: در طراحی متداول این سیستم ها، چه در داخل کشور و چه در سطح بین المللی، به طور عمده 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، کارآمدی این سیستم ها کاسته می شود.
وی با اشاره به 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 نیز 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؛ به شکلی 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 با اشاره به نوآوری این مطالعه اظهار داشت: در این مطالعه، برای اولین بار سیستم ای هوشمند و یکپارچه طراحی شده است که از آغاز بهره برداری تا آخر 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 آگاهی 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 همیشه در شرایط بهینه نگه می دارد؛ به شکلی که حتی ریزترین قطرات مایع نیز در جریان گاز خروجی مشاهده نمی شود.
وی تصریح کرد: این سیستم 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 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 حقیقی 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 بیشتر می شود.
وی افزود: 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. همین طور 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 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؛ به این دلیل، روابط و معادلات جدیدی برای طراحی جداسازهای چندفازی استخراج شد که در قالب 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، 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 تکنیک 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 حقیقی مورد ارزیابی قرار می گیرد. بعد از موفقیت در مرحله آزمایشگاهی، مدل هوشمند در مقیاس میدانی نیز به کار گرفته شد و نتایج بسیار مطلوبی به دست آمد. این مدل در مراحل مختلف بهینه سازی شده و روند توسعه آن بازهم ادامه دارد.
وی با اهمیت 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 با اهمیت ترین بخش های این مطالعه را استفاده از الگوریتم های پیش بین مانند فیلتر کالمن و روشهای کنترل بهینه برای مدیریت یک میدان نفتی حقیقی 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.
بطور خلاصه 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؛ بدین سبب روابط و معادلات جدیدی برای طراحی جداسازهای چندفازی استخراج شد که در قالب چندین مقاله در نشریات معتبر بین المللی انتشار یافته است. وی با اشاره به استفاده از روش سخت افزار در حلقه (Hardware in the Loop-HIL) عنوان کرد: در این تکنیک 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. این مدل در مراحل مختلف بهینه سازی شده و روند توسعه آن بازهم ادامه دارد.
منبع: ساخت اپل آی دی
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب