Разработка микропроцессорной системы управления процессом сепарации сырой нефти - Дипломная работа

Министерство образования и науки Республики Казахстан Восточно-Казахстанский государственный технический університет им.4.3.2 Молнии защита 4.4 Размеры санитарно-защитной зоны с учетом угрозы ветров 4.5.1 Мероприятия по предотвращению и уменьшению аварийных выбросовУскорение разработки нефтяных месторождений, их эффективная эксплуатация невозможны без применения блочно-комплектного автоматизированного оборудования, и такое оборудование находит все большее применение для измерения продукции скважин, подачи химических реагентов в нефтегазосборные коллекторы, сепарации нефти от газа, отделение воды в установках подготовки нефти, для обезвоживания и обессоливания нефти в совмещенных блочных аппаратах, Борьба с потерями нефти и газа при подготовке нефти является одной из серьезных проблем. Снижение потерь нефти и газа достигается за счет применения герметизированного оборудования на установках подготовки нефти, газа и воды. Подготовка нефти осуществляется различными способами: обессоливание, обезвоживание, сепарация, деэмульгирование и т.д. Автоматизация нефтяной промышленности в целом не только освобождает обслуживающий персонал от большого количества трудного и повторяющегося физического труда, но и обеспечивает работу производства с такой скоростью, точностью, надежностью и экономичностью, которые человек своим непосредственным участием обеспечить не может. Следует отметить, что новые законодательные акты Республики Казахстан о недрах и охране окружающей среды наряду с экономическими условиями развития нефтяной промышленности республики, стимулируют переход предприятий к ресурс экономному типу производства, обеспечению внедрения эффективных, малоотходных и безотходных технологий, создание автоматизированных или автоматических систем управления технологическими процессами на современном уровне развития науки и техники.На каждом месторождении наступает такой период, когда из пласта вместе с нефтью извлекается пластовая вода. Извлеченная вместе с нефтью на поверхность пластовая вода является вредной примесью, которую необходимо удалять из нефти. Транспорт обводненной нефти удорожается не только в результате перекачки дополнительных объемов содержащейся в нефти пластовой воды, но и вследствие того, что вязкость эмульсии типа вода в нефти выше, чем чистой нефти. Добывающая из скважин нефть, как правило, имеет в своем составе пластовую воду (в свободном или эмульгированном состоянии), содержащую различные минеральные соли - хлористый натрий NACL, хлористый кальций CACL2, хлористый магний MGCL2, причем часто в больших количествах (200 тыс. мг/л воды и более), механические примеси. Вместе с водой при обезвоживании из нефти удаляются соли, растворенные в воде, и механические примеси, которые являются причиной коррозии и загрязнения трубопроводов и аппаратов.По характеру дисперсной фазы и дисперсионной среды различают эмульсии двух типов: прямого типа, когда неполярная жидкость (нефть) размещается в виде мелких капель в полярной жидкости (воде), и обратного типа - когда полярная жидкость (вода) размещается в виде мелких глобул в неполярной жидкости (нефти). Установлено, что тип образующейся эмульсии в основном зависит от соотношения объемов нефти и воды, и дисперсионной средой (внешней) обычно стремится стать та жидкость, объем которой больше. В промысловых условиях о количестве содержащейся воды в эмульсиях судят обычно по их цвету: эмульсии, содержащие до 10% воды, по цвету практически не отличаются от чистой безводной нефти; эмульсии, содержащие от 15 до 20% воды, изменяют цвет от коричневого до желтого и, наконец, эмульсии, содержащие свыше - 25% воды,-желтые. Несмотря на то, что почти все нефти - как с высокой, так и с низкой плотностью парафиновые, нафтеновые или смешанные - образуют эмульсии при определенных условиях, способность их к эмульгированию далеко не одинакова. Вязкость нефтяных зависит от следующих основных факторов: 1) вязкости самой нефти; 2) температуры, при которой получается эмульсия; 3) количества содержащейся воды в нефти; 4) степени дисперсности, или диаметра капель дисперсной фазы в дисперсионной среде.Вода в нефти появляется в результате поступления к скважине пластовой воды или воды, закачиваемой в пласт с целью поддержания давления. В результате диспергирования одной жидкости в другой образуются эмульсии. Эмульсии представляют собой дисперсные системы двух жидкостей, не растворимых или малорастворимых друг в друге, находящихся во взвешенном состоянии в виде мелких капель (глобул). Жидкость, в которой распределены глобулы, называются дисперсной средой, а вторая жидкость, распределенная в дисперсной среде, - дисперсной фазой. При образовании эмульсии увеличивается поверхность дисперсной фазы, поэтому для осуществления процесса эмульгирования должна быть затрачена определенная работа, которая концентрируется на поверхности раздела фаз в виде свободной поверхностной энергии.Размеры капелек дисперсной фазы в эмульсиях изменяются от 0,1 до 100 мкм (10-5-10-2 см).

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1 Технология подготовки сырой нефти

1.1.1 Современное состояние процесса сепарации сырой нефти

1.1.2 Описание технологии подготовки нефти

1.2 Образование эмульсий и их классификация

1.3 Физико-химические свойства нефтяных эмульсий

1.3.1 Дисперсность эмульсий

1.3.2 Вязкость эмульсии

1.3.3 Плотность эмульсии

1.3.4 Электрические свойства эмульсии

1.3.5 Устойчивость нефтяных эмульсий и их "старение"

1.4 Теоретические основы обезвоживания нефти

1.4.1 Седиментация капель воды в нефти

1.4.2 Процессы укрупнения капель воды

1.4.3 Обоснование необходимости обезвоживания нефти

1.4.4 Расчет вертикального гравитационного сепаратора по газу

1.4.5 Расчет вертикального гравитационного сепаратора по жидкости

1.5 Деэмульгаторы, применяемые для разрушения нефтяных эмульсий

1.6 Основные методы разрушения нефтяных эмульсий

1.7 Материальный баланс

2. СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Назначение и цель создания системы управления

2.2 Процесс сепарации как объект управления

2.3 Существующее состояние автоматизации

2.4 Требования к системе управления в целом и по видам обеспечения

2.4.1 Общие требования

2.4.2 Требования к организационному обеспечению

2.4.3 Требования к информационному обеспечению

2.4.4 Требования к алгоритмическому обеспечению

2.4.5 Требования к техническому обеспечению

2.4.6 Требования к программному обеспечению

2.5 Описание автоматизируемых функций

2.6 Разработка математической модели

2.6.1 Математическая модель

2.6.2 Модульная схема математической модели процесса сепарации

2.7 Содержательная постановка задачи управления

2.8 Математическая постановка задачи управления

2.8.1 Обоснование и выбор критерия управления

2.9 Разработка технического обеспечения

2.9.1 Выбор и обоснование комплекса технических средств

2.9.2 Описание схемы автоматизации

2.10 Разработка программного обеспечения

3. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОЕКТА

3.1 Технико-экономическое обоснование на внедрение микропроцессорной системы управления процессом сепарации сырой нефти

3.2 Капитальные затраты на создание системы автоматизации

3.2.1 Заработная плата разработчика с отчислением на социальные нужды

3.2.2 Затраты на приобретение приборов и средств автоматизации

3.2.3 Затраты на транспортировку и монтаж оборудования

3.2.4 Затраты на отладку программы

3.2.5 Расчет экономической эффективности от внедрения системы автоматического управления

4. БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ ПРОЕКТА

4.1 Организационно-производственные нормативы