Резервуарлардың сыртқы бетін жуу көрінісі.
Жосалы мұнай терминалындағы резервуар
Мұнай резервуарлары арнайы оқытылған және дайындалған қызметшілермен тазартылуы керек. Ең қиын операцияларға өзінен-өзi өртенуге қабiлеттi пирофорлық шөгiндiлердi тазарту болып табылады. Олар күкiрттi мұнайларды сақтау кезiнде пайда болады және негiзiнен күкiрттi темiрден ( Fe2S3 ) тұрады және де күкiртсутегінiң темiрге және оның тотықтарына әсер етуiнен түзiледi. Аралық тазартусыз резервуарларды ұзақ уақыт бойы пайдалану аталмыш шөгiндiлердiң едәуiр көп жиналуына (1,5м дейiн) әкеп соқтырады. Тазалау алдында резервуар мұнайдан толық босатылуы керек, ”өлi” қалдық арнайы тазартқыш құрылғымен – жуу машинасы ММ-4-пен тазартылады, ол насадкалы айналмалы головкадан тұрады. Жуу сұйығы 0,8-1,2 МПа қысыммен берiледi де, жуу головкасын айналдыратын турбинканы қозғалысқа келтiредi.
1.6. Резервуарларда көміртегілердің шөгуінің алдын алу және жою әдістері
Қазіргі кезде парафин шөгінділері түзілуінің алдын алудың келесі әдістері ұсынылған: механикалық; жылулық; химиялық; физикалық.
Механикалық әдістер әртүрлі жабулары бар құбырларды қолдануға негізделген. Құбырларды шыныдан, эмальдан, шыны эмальдарынан, бакелидті-эпоксидті смоладан, полимерлерден орау парафин кристалдары адгезиясының нашарлауы әсерінен және өте тегіс беттің түзілуінен шөгінділердің алдын алуға мүмкіндік береді. Кейінгі уақытта АСПО-ның алдын алу үшін шыны пластик құбырлары ұсынылады.
Жылулық әдістер парафинге қанығу температурасын сақтауға негізделген. Бұл әдістерге скважинадағы қыздыру кабелін қолдануды, жоғары немесе төмен жатқан газды горизонттан қыздырылған газды айдауды және тағы басқаларды жатқызуға болады.
Парафин шөгінділерімен күресудің ең тиімді бағытына химиялық реагенттер қолдану жатады. Парафин шөгінділерінің әсер ету негізіне сұйық фаза мен қатты беттің арасында жүретін адсорбциялық процестер жатады. Әсер ету механизміне байланысты жуу агенттерін, депрессаторларды және модификаторларды бөліп қарастырады.
Жуу агенттерінің әсер ету механизмі қатты бетті түзіп және осы бетке мұнай ағынында болатын кристалдардың жабысуында жатыр. Әлсіз адгезия әсерінен парафин шөгінділері мұнай ағынымен оңай шайылады. Жуушылар, әдетте, неионогенді беттік активті заттардан және қатты бетте гидрофильді пленка түзетін (мысалы, сілтілік металдардың силикаттарын: натрий, калий немесе олардың қоспаларының силикаттарын) заттардан тұрады. Бұл жағдайда суда еритін БАЗ-дар қолданылады. Олар мұнайдың сол немесе басқа мөлшерінде болатын сумен қатты беттің шайылуын жақсартады. Жуушыларды тиімді қолданудың маңызды шарты ингибитор енгізбестен бұрын құрал беттерін парафин шөгінділерінен мұқият тазалау болып табылады. Бұл шарттың практикада орындалуы қиын.
Парафин шөгінділерінің алдын алудың физикалық әдістеріне келесілер жатады: электромагниттік, акустикалық және лифт тізбегіне сопло қондыру.
Мұнай өндірістік құралдардың, сорапты-компрессорлы құбырлар тізбегінің беттеріне немесе түптік аймаққа парафин шөгінділерінің жиналуына байланысты өнімділік коэффициенті мен скважина дебиті төмендейді, сонымен қатар құралдардың пайдалану параметрлері нашарлайды.
Парафин шөгінділерін механикалық жою үшін әртүрлі конструкциядағы қырғыштар (скребки) қолданылады. Олар тереңдегі штангалық сорап қондырғысы штогының жүріс ұзындығын есепке ала отырып, штанга тізбегінің шөгінді түзілген аймағына бірдей ара қашықтықта қыстырылады. Басқа жағдайларда қырғыштарды болат сыммен түсіреді немесе «ұшқыш» қырғыштар қолданылады. Қырғыштарды түсіріп-көтеру жұмыстарын АДУ-3 қондырғысын қолдана отырып, автоматты режимде жасайды.
Парафин шөгінділерін жоюдың жылулық әдістеріне лифт тізбегін қыздырылған мұнаймен,ыстық сумен (кейде суға БАЗ қосады) шаюды, СКҚ тізбегін бумен өңдеуді жатқызады.
Мұнай мен суды қыздыру АДП-4-150 (ТУ 26-022-362-71), 2АДП-2-150, ППУ-3М және басқа қондырғыларды қолдана отырып орындалады. Жылу тасығыш температурасы 110ºС-қа жетеді. Жылу тасығыш ретінде мұнайды немесе суды қолданған жағдайда сорапты-компрессорлы құбыр тізбегін шаюды тура немесе кері циркуляция жолымен жүргізуге болады. Кері циркуляция кезінде парафин шөккен құбырды толығырақ тазалауға қол жеткізілетінін тәжірибе көрсетті.
Практикада шөгінділерді жою үшін еріткіштер жиі қолданылады. Еріткіштерді қолданудың тиімділігі шөгінділер мен еріткіштердің құрамына байланысты. Шөгінділер құрамында, қатты парафиндермен қатар, әдетте асфальтен-смолалық заттар да кездеседі. Осыған байланысты еріткіштер құрамына ароматты көмірсутектерді қосу керек. Еріткіш көлемін анықтау үшін АСПО массасы мен шөгіндінің мұнаймен араласу салдарынан сапасының нашарлауын есепке ала отырып, бірлік массасына кететін еріткіш шығынын бағалау керек.
Дәстүрлі емес әдістерге ультрадыбыс әдісі мен вибрациялық өңдеуді жатқызуға болады. Осы әдістерді қолдана отырып, парафин шөгінділерінің диспергирленуін және оны скважинадан сұйықтық ағынымен шығарып тастайтын оңаша бұзу іс-әрекетіне мүмкіндік туады. Бірақ бұл әдістің лифт тізбегін тазалауда тиімділігі төмен. Байқауымызша, бұл әдістердің тиімділігі парафин кристалдарының құрылымын бұзуда жоғары болады. Дегенмен бұл процестердің қозғалыс ағынындағы ықтималдығы аз. Бұл әдістердің жетістігімен қатар, біршама кемшіліктері де бар. Олар тез тозады, құралдың бүтіндігі мен саңылаусыздығына әсер етеді.
2. РЕЗЕРВУАР ПАРКІНІҢ АВТОМАТТАНДЫРУ ЖҮЙЕСІ
Автоматизация автоматтандырылған баскару жүйесінің электронды есептегіш машинасымен пайдаланып қолдануды ұсынады.
Автоматизация жоғары өнімділікті алуға, экономикалық және социалдық тиімділік жеңісін көтеруге мүмкіндік береді.
Негізгі талаптар, яғни мұнайгазбен қамтамасыз ету жүйесімен көрсетілген сенімділікпен және тоқтамастан мұнайды тұтынушыға барлық технологиялық кешендерде қауіпсіздік және үнемді жұмыста жеткізуді талап етеді. Автоматизация жоғарғы деңгейде болғанда осы талаптар орындалуы мүмкін. Өндірістік объектісінің мұнай көлігі үлкен әртүрлілікпен және үлкен ара қашықтықта сипатталады. Сонымен қатар олар бір-бірімен технологиялық байланыста және пайдалану үрдісінде бір-біріне әсер етеді. Мұндай құрылымдар күрделі және біруақытта бір-бірімен байланысты, жұмыс жүйесінде оларға операциялык басқару сенімділігін және жетілдірілген автоматика құрылғысын және есептегіш техникасын талап етеді.
Айдау станциясы - бұл күрделі инженерлік жасақтар кешені, айдайтын өнімі магистралдық кұбырға жіктеледі. Жалпы осы тапсырмаларды магистралды сорап агрегаты, көмекші жасақтар кешенімен және автоматизация аспаптар көмегімен орындайды.
Жабдық құрамы, сондай-ақ автоматизация көлемі құбыр арқылы мұнай айдау тәсіліне байланысты. Мұнай айдау тәсілін 3 түрге ажыратамыз: тізбекті, сорап станциясының бір резервуарынан кейінгісі, сораптан сорапқа қосылған резервуар.
Магистралды мұнай құбырларында сораптық станция ортадан тепкіш сораптарымен жабдықталады. Айдаудың қайталанатын құбылысы әдетте 3-4 тізбектей қосылған сораппен қондырылады, ондағы біреуі сақталған қор.
1.2. Резервуар паркінің құрамы
Резервуар паркі түрі РВСП сияқты 8 резервуардан тұрады, әр қайсысының сыйымдылығы 20000 м3. Әр қайсысының қасында бес – бестен электрленген ысырмалар болады. Резервуар ардындағы опырылуында үш электрленген сикучий ысырма боладв, ол әрбір резервуарға, біреуі кірісінде болады. Үш ысырма барлығына оттақ болады.
Ысырмалардың барлық саны 56 - ға тең. Резервуарлар үш ЩСУ арқылы электр тоғымен қоректенеді.
Автоматтандырылған резервуар паркі барлық тізбектей сұрақтарды шешуге мүмкіндік береді.
Техникалық басқару құралдары, бақылау функциялары берілу арқылы адамдардың еңбнгімен қысқартылған шығын.
Параметрлік өз уақытында реакция өзгеруіне күшейтілген технико – экономикалық көрсеткіштер үрдісінде нақты параметрлерін көрсетеді (оператордың тура тізбектей мүмкіндігін көрсетеді).
Басқару көмегі, адамға қауіпті жағдайда концентрациялы қауіпту жарылғыш өрт және газ бөлу мүмкінділігі.
Материалды баға саны (мұнай, электроэнергия, су және т.с.с.);
Авария және бұзушылықты анықталуы.
2.2 Резервуар паркінің обьект болып басқарылуы
Резервуар паркін обьект ретінде қасартырғанда,бұл мұнайда жан жақты таратумен жұмыстанады, олар параллель және тізбектей жұмыс істейді, көптеген негізгі ерекшеліктеріне назар аударып әсіресе автоматикалық жүйенің пайда болуына әсері: Резервуарлардың тиімді бір жағы температура, қысым, судың концентрациясын, және сутегі фракцияларын біртекті үйлестіреді.
Типтік аппаратураны қолдану қажеттілігі технологиялық сүлбемен обектінің қайталануына байланысты.
Обьект параметрлері резервуар паркінің барлық обьекттілеріне тәуелді.
Обьектіде өрт және жарылғыш қауіптің болуы арнайы аспаптарды қолдануды талап етеді, температуралық режимді және көп мөлшерде газдың бөлінуін қадағалау автоматты түрде өлшенуі тиіс, өрт сөндіру жүйесін автоматтандыру, сол сияқты өрт және жарылыстарды желдел ескерту шараларын жүргізу.
Обьектінің адамдар тұратын жерден алыс орналасуы, сондықтан жүйені қондыру кезінде кернеудің кейде тұрақсыз болуына тиісті көмекші жүйенің резервінің болуы, автоматиканы жөндеуді қадағалау немесе телемеханика жабдықтарын қолдану.
Обьектінің ауыл шаруашылықта және экономикада үлкен орын алуына тиісті, автоматикалық басқару жүйесін жасаған кезде мүмкіндігінше шығынның аз болуы, реттеу жүйесін қолдану, технологиялық аспаптарды резервтеу, технологиялық қорғаныс жүйесін құру.
Резервуар паркінің автоматтандыруға кіретін міндеттер:
-
Резервуарды толтыру және қайта босатуды дистанционды қадағалау;
-
Қабылдау және резервуарды қысып толтыру құбырларының ысырмасын дистнционды басқару;
-
Жинақтау және сақтау резервуарлары мұнай және мұнай өнімін есепке алуды қамтамасыз ететін параметрлерді басқару;
-
Сұйық заттарды тартатын аспапты дистанционды басқару;
Үлкен жылдамдықта резервуарды толыру немесе босату кезінде қысып толтыру және кері сору резервуарлары автоматты түрде қосылу.
Соңғы талаптың ерекше маңыздылығы, резервуар паркінің магистральді мұнай құбырының басты сорап кешендеріне толтыру және босату резервуарынан үлкен жылдамдықта келуі магистральді сораптың өндірушілігіне байланысты.
Резервуар паркінде бақылау және басқару электрлік сүлбелері кең қолданылады.
Резервуар паркін автоматтандыруда қамтамасыз ететін фактілер:
-
Жергілікті диспетчер отыратын жерден резервуар паркін басқыру және автоматты түрде бақылау жүргізу.
-
Жоғары дәлдікпен мөлшерді өлшеу: резервуар ішіндегі сұйықтың мөлшері + 1 мм дәлдікпен өлшенеді.
-
Цифрлік мәләметтерді беру, ол ақпаратты қатесіз жеткізуге болады.
-
Алынған мәліметті электронды түрде өңдеу, ақпараттық өнімнің санын өлшенген және өңделген нәтижені беруге қамтамасыз етеді.
-
Сенімі жоғары.
-
Экономды, резервуар паркінің сыйымдылығын тиімді қолданып және зат санаудың операцияларын жоғары дәлдікпен санау.
-
Ұйымның еңбегін жоғарлату, қызмет көрсетуші адамдардың тұрақты талапта болмауы, ашық аспан астында жұмыс жасаушылар.
-
Иілгіштік, автоматты жүйелердің кеңейуі, ал мәліметтер жиналып керек кезде қолданылып отырылады.
Технологиялық үрдісті обьект ретінде басқарып немесе қарап айнымалы үрдістер көптеген группаларға бөлінеді.
Кіріс айнымалыларына жататындар:
Х1 – мұнайдың мұнай құбырына келген саны;
Х2 – келген мұнайдың температурасы;
Х3 – келген мұнайдың сапасының құрамы;
Х4 – қысым, резервуарға мұнай құбырымен берілетін мұнай;
Басқарушы айнымалылар:
U1 – келген мұнай қысымы;
U2 – шыққан мұнай қысымы;
Технологиялық үрдістердің жүру шартының мінездемесінің айнымалылары:
Z1 – резервуардағы мұнайдың температурасы;
Z2 – резервуар қабырғасының температурасы;
Z3 – резервуардың ішіндегі мұнай астындағы
судың деңгейі;
Z4 – мұнайдың созылмалылығы;
Z5 – ауа қысымы немесе мұнай буының резервуар
ішінде газ тұратын кеңістікте болуы;
Шығыс айнымалылар:
Y1 – резервуардың ішіндегі мұнайдың жоғарғы деңгейі;
Y2 – резервуардың ішіндегі мұнайдың төменгі деңгейі;
Y3 – мұнайдың шығыны (тынысымен);
Осы үрдісте қоздырғыш әсер етушілер:
-
мұнай құрамы;
-
сораптың қалыпты жағдайы;
-
қоршаған ортаның температурасының тербелісі;
-
резервуардың қалыпты жағдайы;
-
т.с.с.
Айнымалы үрдістің керекті дәлдік дәрежесімен анықталмауы, бақылау және өлшеу аспаптардың болмауына қатысты екенін білеміз.
Мысалы: Ең қиындық түсіретін жағдай ол резервуарлардағы шығынды (тынысымен) өлшеп, бақылап отыру.
Бұл айнымалылар үрдістің қалыпты дағдайын бағалауға қиындық келтіреді де және оларды жедел басқаруды нашарлатады. Осылайша, обьект ақпараты толық емес обьектілер сыныбына жатады. Үрдістерді талдау кезінде тоқталатын жай, резервуар қабырғасына парафиннің жабысуына байланысты қабылданып және таратылатын құбырлардың бітелуіне, резервуардың ескіруіне, судың мұнайда тұрақты сақталмауы және тағыда сол сияқты себептер арқасында мұнайды резервуар арқылы айдау тиімсіз және де бұл үрдіс бір қалыпты болмайды.
2.3 Негізгі технологиялық операциялар
-
құбыр арқылы келген мұнайды қабылдау;
-
резервуарда мұнайды сақтау және тұндыру;
-
мұнайды қайта сору;
-
резервуар паркіндегі ысырмаларды басқару,
-
метрологиялық аспаптар;
-
комерциялық мұнай санағы;
-
2.4. Жүйені құру мақсаты:
-
резервуарларды пайдаланған кездегі сенімділігі және қауіпсіздігі;
-
белгіленген бағыт бойынша мұнайды айдауды басқару;
-
аспаптардың жағдайын басқару және өзгерістердің сиглизациялары;
-
мұнай айдау кезіндеі барлығы есептеліп отырылуы;
-
технологиялық аспаптарды дистанционды түрде бақылау;
2.5.Жүйе структурасы екі деңгелі болып табылады, олар:
-
жоғарғы деңгейі – резервуар паркінің диспетчерлері жедел басқаруы;
-
төменгі деңгейі – екі жүйеден тұрады;
-
резервуарлардағы мұнайдың технологиялық айнымалысын өлшеу;
-
резервуар паркіндегі технологиялық операцияларды басқару;
2.1.1 Қазіргі практикада жұмыс істеп тұрған резервуар паркінің мұнай айдауыш
70 – жылдардағы Кеңес Одағы кезінде, резервуар паркін автоматтандыру радикалды шешілген. Венгрия мемлекеті СЭВ ережелеріне байланысты соған сәйкес көп мөлшерде KOR – VOL жүйесін құрды. Олар тапсырманы комплексті шығарып жүзеге асырды. KOR – VOL комплексі 20 жылдан астам жұмыс атқаруда және әліде Кеңес Одағының түпкір – түпкірінде жұмыс жасап тұр. Бірақ уақыт өзінікін алады. Мұндай көп уақыт жұмыс жасағанына қарамастан (ауыстыратын құралдары жетіспегендіктен), KOR – VOL бұрыннан моральді шаршаған.
сурет 5. Резервуар паркінің жалпы көрінісі.
Негізінде резервуар паркінің құралдарын жаңарту жөнінде бұрыннан ойластырған. Бірақ оны былайша ескісін алып тастап, жаңасын қоса салысымен ол сол бойда жұмыс жасап кетуі бір талай, мұндай мұнай сақтаушы обьектіде болмайды. Оны түгел ауыстыруға қаражат табу одан да қиын. Осы кішкентай мәселенің шешілуіне байланысты резервуар паркін сатылы жаңарту тиімді болып отыр. Шатал фирмасы АҚ ICL КПОВС екеуі бірігіп Татарстан мемлекетіндегі «Заинскнефть» (НГДУ) мұнай және газ өндіруші басқармасын жаңарту жобасының бірінші сатысы жасалды. Қазіргі жұмыс істеп тұрған резервуар паркін жаңарту жобасының бірінші сатысына байланысты тек электрондық бөлімін ауыстырып қоюы шешілді, ол бөлімге тек апатпен деңгейлік датчиктердің сигналы келеді, олар резервуар ішінде орналасқан.
Осыған сәйкес келетін сүлбе 1.3.2 суретте келтірілген (НГДУ – дың орталық техникалық инженерлік қызметі орналасқан).
1.3.2 сурет. Резервуар паркін автоматтандыру сүлбесінің жалпы көрінісі.
Селекторге келіп түсетін сигнал жиындары, ескі элементтер негізінде істелген жаңа аспастардың мәселесі Grayhill гальваникалық шешілуді шығару стандартты модульдерді қолдану арқылы шешілді.
Бір сөзбен айтқанда бұл жүйе өндірістік компьютерлік техниканы шығаратын Advantech фирмасынан, ол барлық құраушы жүйенің жинақтауын біршама жеңілдетті. Сондай – ақ жаңартудың бірінші сатысының KOR – VOL элементтері сақталды.
Олар:
-
барлық резервуардағы жалпы және деңгейлік фаза аралық датчиктер;
-
датчиктерді талдау селекторлары, сигналдық және төзімді желілер;
-
апат сигналдары және деңгей өлшеуіштің электро қорек беру шкафтары;
-
тарату қораптары;
Жаңарту жүйесінің функционалдық сүлбесі 2.3.3 суретте көрсетілген.
1.3.3 сурет. Резервуар паркін жаңарту сатысындағы қарастырылған функционалдық сүлбе.
Жаңа ақпаратты өлшеуіштер комплексі графикалық SCADA жүйесі Трейс Моду ресейлік фирма Ad Astra қолданып автоматтандырылған жұмыс орны (АЖО) іске қосылды. АЖО операторлары келесі функциялардың орындалуын қамтамасыз етеді:
-
барлық резервуарларда фаза аралық деңгейлер жинағы компьютер экранында кесте және графикалық жалпы ақпарат ретінде көрсетіледі;
-
деңгей өлшеуіштің апат сигналын қабылдау (min, max1, max2) және кодты датчиктердің сигналдарының жұмыс істемеуі, олардың бейне елестету сүбесінде графика ретінде көрсету;
-
апаттық дауысты сигнализация жасаған кезде оның болған мерзімін архивке жазылуы;
-
әрбір резервуардағы мұнай массасының есептелуі;
-
АЖО операторларынан товарлық және тазалау параметрлерінің ақпаратын АЖО – ның бас диспечеріне беру;
-
параметрлік мәндерді пернемен енгізу және компьютер жадысына жазылуы, қазіргі кезде жоқ датчиктер және олар тек лабораториялық түрде анықталады (мұнай тығыздығы, құрамындағы су пайызы және т.б.);
-
архивтегі мәліметтерді сақтау және көру бір тәулік бойындағы, аға және жылдық;
-
электро қоректің уақытша сөніп қайта автоматты түрде оператор көмегінсіз қосылуы;
Әрі қарай жаңартуда келесі жұмыстар орналасуы тиіс:
-
екінші сатыда деңгей өлшеуіштерді ауыстыру жоспарланып отыр, жаңа коммутациялық блоктарды қондыру, тарату қораптары және электро қорек шкафтарын, жаңа төзімді және жай кабельдерді салу, ысырма мен сорапты басқару және бақылау;
-
үшінші сатыда өрт қауіпсіздік сигнализациялары және ескі датчиктерді ауыстыру жобаланды, барлық өрт қауіпіздік сигнализацияларын жаңартып, оларды бір пультке қосу;
Бұл жүйе обьектіде 1996 жылдың қазан айынан бастап жұмыс атқарып тұр. Сондай – ақ бұл жүйенің салынуы бойынша бір – ақ кнопка арқылы ескі KOR – VOL жүйесіне ауысуға болады және де ол резервуар паркінің сенімділігін артады.
2.1.2 Резервуар паркімен мұнай айдауыш кешенін басқарудағы тиімді жинақтау
Резервуар паркінің мұнай айдау кешені және оған тізбектей – параллельді қосылатын резервуарлар күрделі структуралы обьект болып саналады. Мұндай обьектіні басқару – теория мен тәжірибе жағынан қызықты тақырып. Обьектінің математикалық сипаттамасын құрастырайық. 1.4.1 суретте резервуар паркі көрсетілген, сол резервуар паркі үшін басқару жүйесі құрылуда. Берілген обьект келесідей математикалық обьектісі келтірілген:
;
;
; (1.1)
;
,
Мұнда
Х1 – мұнай шығыны, резервуар паркіне келіп құйылатын;
Х2, Х3, Х4, Х5 – резервуар ішіндегі мұнай деңгейі;
b1, k2, k3, k4, k5 – пропорционал коэффициенттер;
U – басқармалы ықпал етуші;
Координата мен басқаруға келесі шектер қойылады:
,
Аз уақыт ішінде обьект координатасын кез келген кеңістіктегі нүктеден көп мүшелік тұрақты күйге келтіріп, ол теңдеу былайша жазылады:
;
; (1.2)
;
1.4.1 сурет. Тізбекті – параллель қосылған мұнай резервуарлары-ның сүлбесі.
Обьектіге берілген жиын қоюылының шарттарын зерттейміз. Жүйені векторлық түрде жазамыз:
,
Мұнда
, .
В2, B3,В4, B5 – табамыз:
;
; (1.3)
;
.
- матрицасын құрастырайық:
. (1.4)
detD3 = 0 - есептейік:
(1.5)
Бұдан үш ерекше жазықтықтың теңсіздігін аламыз :
. (1.6)
Бұнның аралас қосылысы тізбекті де, параллеьді де қасиеттері бар екендігі туралы тұжырым дәлелденді. ерекше жазықтықтағы резервуарларға мұнайдың берілісінреттейтін клапанның орындау-шы механизмі болып табылатын тізбекті буынға сәйкес келеді ал және ерекше жазықтықтары – мұнай резервуарлары болып табылатын параметрлерді қосылған буындар-ға сәйкес келеді.
Максимум принципі бойынша тиімді басқаруды анықтаймыз. Гамильтонианда жүйеге жазамыз:
(1.7)
Функцияның максимумы Н, осы теңдеу арқылы жүзеге асырылады. Сондықтан релені басқару заңы жазықтық облысында жиыны қойылу шарттары жасалған жерде болады. Басқару ара қашықтығының саны функциялар нольмен анықталады.
функциясы көмекші теңдік жүйесінен анықталады:
;
;
; (1.8)
;
.
мына функциялар үшін шешімін жазамыз:
;
; (1.9)
;
.
функциясын теңдікке қойып, одан мына теңдікті аламыз:
(1.10)
Бұл теңдіктің шешімін табу және оны тадау қиын және бұл теңдеулер жүйесінің релелік басқаруда аналитикалықшешімі жоқ. Сондықтан бұл теңдеулер жүйесін сандық тәсілмен шешеміз. Табылған шешімді нақты функциялармен , , , , апроксимациялап қоямыз бұл теңдеудің аналитикалық шешімін алу сандық тәсілмен жүзеге асады сондықтан үшін және , , , , теңдеулерін шешу үшін бір уақытта бастапқы мәндерін беру керек. Жоғрыда айтылып кеткен факторлармен тиімді шартты және траекториясы жақсы сапалы сурет алуымыз қажет , бұл шекті шарттың жеке берілген траекториясымен және нақты басқаруды санауға мүмкіндік береді. Әрі қарай қарастырылған объектіні басқару траекториясын сапалы жасауға уақыт береміз.
Мұнай резервуарлары бірдей екендігін ұмытпай, бұл , матрицасының рангі екіге тең .сызығынан басқасы болып табылады, ол осіарқылы жүреді.
Бұл жазықтықта стационарлы жағдайлы теңдеуінің жиыны болады
(1.11)
,ерекше сызық жазықтықтар қиылысқан кезде алынады, және мына теңдік арқылы жазылады , .
функциясы үшін теңдік көрінісі былай болады:
. (1.12)
бұл кезде тиімді басқару релейлік болып табылады, содан соң, R2 кеңістігінде берілген шекті шартқа сүйенеміз, тиімді басқару тізбегі болады:
,
мұнда — ерекше теңдік.
Егер теңдік шарттары R3, жазықтығында жатса, соңғысы R2 жазықтығында жатса, онда тиімді теңдік болмайды. Егер басты теңдік шарттары R3 жазықтықта болса,онда тиімді теңдік болады, оның құрамында үш ара қашықтығы бар ерекше теңдігі болады: .
В4 – снайтын ерекше басқаруын табамыз:
(1.13)
Матрицасын құрайық :
. (1.14)
det D3 = 0 теңдігінен ерекше теңдікті табамыз:
(1.15)
b=1, k2=k3=k4=k5=1. кезіндегі ерекше траекториясының мінездемесін талдау.
Ерекше басқарудың теңдігі былайша болады:
(1.16)
Ерекше траекториялар теңдігі үшін:
(1.17)
Траекторияны сапалы зерттеу қиынға түседі (2.14) теңдеулер жүйесін шешіп, одан алатынымыз, барлық траекториялар асимтотиалық түрде ерекше жазықтығына ұмтылады.
Бұл теңдік была жазылады:
, , , , .
Ерекше траекториялар паралельді ерекше жазықтық болады D"3 = (B1,В2,В3,В4,В5):
(1.18)
det D"3 = 0 теңдеуінен ерекше басқаруды аламыз:
(1.19)
ерекше траекторияларды зерттеу олардың басқада қасиеттерін көсетеді. Барлық траекториялар жазықтықпен қиылыспайды., сондықтан
, , , , .
D"3 = (B1,В2,В3,В4,В5) детерминант матрицасы 0-ге тең. Енді басқарылатын цилиндрлік резервуардың мұнай беру мен ағызуды басқаруын қарастырамыз.
объект үшін теңдеу жүйесін жазамыз
;
; (1.20)
,
мұнда
— құбырға берілетін сұйықтық шығыны;
— ағызу құбырындағы клапанның, ашылу/жабылуы;
— деңгей биіктігі;
b1, b2, k3 — пропорционалды коэффициенттеу.
Қабылдаймыз .
x1, x2, x3 координаталар келесі шектерге киіледі: .
Жиынның стационарлы жағдайы беті арқылы беріледі. Тиімді басқаруды зерттеу керек, кез келген кеңістіктегі нүкте жағдайын стационарлық көп мүше жағдайына ауысады. Берілген обьектінің жиын шартының жағдайын зерттеу. u1 және u2 – ні басқару тәуелсіз болғандықтан, жиын шартының жағдайының әр біреуін жеке тексеруге болады.
(1.20) жүйесін векторлық түрде жазамыз:
мұнда
;
;
.
быдай болғанда, үшін жиын шартының жағдайын зерттейміз.
;
.
D"3 = (B`1,В`2,В`3) матрицасын құрамыз:
(1.21)
R3 обьект басқарылмайды, бірақ D"3 матрицасын рангі ретінде R2{х2,х3} басқарылады және ол екіге тең болады. х3 деген өсь ерекше сызық, ол x1 = 0 , x2 = 0 қиылысатын жазықтықтар болып табылады. x3 өсінде стационарлық беттің минимумы бар.Бірақ ерекше жазықтықтардың шектері де болады, сондықтан ерекше траекториямен ерекше басқару зерттеу керек емес. u1 және u2. басқарушылық жиын шарттарының жағдайын зерттейміз.D"3 = (B1,B2,B3) матрицасын былайша жазылады:
. (1.22)
D"3 матрицасының рангі үшке тең және R3 = (х1 , х2 , х3} басқару обьектісі. R3 кеңістігінде х1= 0, х2= 0 ерекше жазықтықтар болады және ерекше сызығы х2 өсі, бұл шекпен сәйкес келеді. Тиімді басқаруды табу үшін максимум принципін қабылдаймыз. Н функциясына және үшін теңдеулер жүйесін құрастырамыз:
;
(1.23)
Н максимум функциясы келесі шартта шегіне жетеді:
; (1.24)
Басқару заңы – релейлі. және функциялары ара қашықтық басқаруы 0 – мен анықталады. және үшін шешімін табамыз.
(1.25)
және функциялары бір – ақ рет таңбасын ауыстыра алады, және басқаруы екі ара қашықтығы болады. Берілегн шарттардың шегі бірінші ара қашықтықтарының таңбасы қарама қарсы болуы тиіс. функциясы үшін таңба сандарын ауыстыру талданбайды.
функцияның х3 координатасы бар, таңба ауыстыру санының жүру барысы мен байланысты. Берілген нақты мысалда х3 басқару координатасы шекке байланысты таңбасын ауыстырмайды. х1 = х3 = 0 бірлік стационарлық сызығы 0 – мен қатынасып тұрады, ол тек х2 өсінде. Сондықтан х3 басқару кезінде таңбасын ауыстыра алмайды. Мұнда функциясы тек бір – ақ рет таңбасын ауыстыра алады. Тиімді басқаруды талдау келесідей есеп шешімін береді:
-
және . — релейлік басқару, тек екі ара қашықтықта бар, резервуарға мұнай беру арқылы жүзеге асырылады.
-
және . — релейлік басқару, тек екі ара қашықтықта бар, резервуарлардан мұнайды ағызып жіберуді жүзеге асырылады.
-
және . және — релейлік басқару, тек екі ара қашықтықта бар, бұл мұнайды беру және ағызып жүзеге асырылады.
Есептің тиімді шешімі біреу ғана емес. Тиімді басқарудың үш тәсілін білеміз, барлығыда максимум принципін қанағаттандырады. Бұл басқарулар арасынан ең керектісін таңдап алып, ол шекті шарттың минималды уақытын беруі тиіс. Шекті басқарулардың шарттарын қарастырайық, басты шарты 0 – ге берілсе х1=х2=х3=0, ал соңғы шарты стационарлы жағдайда болады. 0 – дегі обьектіні стационарлы жиын жағдайына келтіруіміз керек. Шекті шартты мына түрде жазамыз:
х10=х20=х30=0; (клапандар жабық және резервуар бос)
х1n, х2n, х3n, (ара қатнасы орындалуы тиіс).
Тізбекті басқару мына түрде жазылады:
х2 координатасы шекті шартсыз тежелуісіз кері мәндерді қабылдай алмайды(ағызғыш клапан жабық).
ара қашықтығы ара қашықтығымен ауыстырылады.
Тізбекті басқару х2 шекті шартсыз тежелуге байланысты:
Жазылған теңдеулер жүйесініңәр түрлі ара қашықтықтағы шешімі.
Бірінші ара қашықтық мынаған тең:
,
, (1.26)
,
х2=0 тең кезінде.
х1 және х3 шешімі мынадай:
(1.27)
Екінші ара қашықтық мынаған тең:
(1.28)
х1(t) және х2(t) шешімі мынадай:
(1.29)
х1(t) және х2(t) үшін табылған шешімін үшінші теңдеуге қойып, мынаны аламыз:
(1.30)
Үшінші ара қашықтық мынаған тең:
(11)
х1(t) және х2(t) шешімі келесідей болады:
(132)
х1(t) және х2(t) – ден алынған шешімді үшінші теңдеуге қоямыз:
(133)
Берілген басқарудың шешімінен Т процестің тиімді уақытын табамыз, моменті t2 қосылуы және моментt1 аударуы . t1 – ді аналитикалық түрде табамыз,t2 және Т табу мүмкін емес сияқты, олар тиімді таректорияның үстінен жүру шартының соңғы нүктелері х1n, х2n, х3n.
Физикалық жағынан қарайтын болсақ, тиіида басқарудың анықтамасы өте оңай, клапан жабық кезде резервуар ішіндегі мұнайдың деңгейі айтқандай үлкен жылдамдықпен көтеріледі.
2.2.1 Функционалды сүлбенің сипаттамасы
Технологиялық үрдістің айнымалысын қадағалау мұнайды резервуар паркі арқылы, мұнай айдауыш кешендермен айдап, өнеркәсіптік микроконтроллер ADAM-5000/485 көмегімен орындалады.
Микроконтролллердің кіріс модулдеріне кіріс / шығыс аналогті және дискретті ақпараттар, бірлік түрленгіш және датчик сигналдары келеді, олар технологиялық обьект айнымалысының ақпаратын тасымалдайды. Мұнай магистральді мұнай құбырымен резервуар паркіне келіп басқа резервуарларға таратылады. Резервуар паркіне қысыммен келетін мұнай мұнда оның сұйық қысымын өлшеуіш түрлендіргішпен бақыланып отырады.
Резервуарға мұнайды айдаған кезде метанның резервуардағы газ тұратын кеңістікте жарылыс болмас үшін, оны қысымын сиректету түрлендіргішімен мұнайдың бу қысымын бақылап отыру қажет, олар тек резервуар ішінде ғана қондырылады. Деңгей өлшеуішпен резервуар ішіндегі мұнай деңгейін бақылау керек. Мұнай деңгейі максималды мәнге жетпегенде ғана резервуарлардағы қабылдау құбыры ашық күйде болады.
Мұнай деңгейі максималды мәніне жеткенде қабылдау құбыры жабылып мұнайдың резервуарға келуі тоқтатылады.
Резервуар мұнайға толған соң, қабылдау құбыры жабылып үш сағаттай резервуардағы мұнай тұнады.
Бұл уақытта суды бөлек алу үрдісі жүріп жатады.Резервуарлардағы товар асты судың деңгейін ультрадауысты өлшеуішпен бақылап отырамыз.
Судың деңгейі максималды мәнәнен асып бара жатса, басқарушыдан атқарушы механизмге сигнал беріледі, ол товар суды ағызатын клапанды ашады.
Резервуардағы судан тазартылған мұнайды таратушы құбыр арқылы тіректі сорапқа келеді.
2.2.2 Ақпаратпен қамтамасыз ету
Технологиялық айнымалы үрдістерді басқарудың алдына қойылған мақсаттарын жүзеге асыру үшін, ақпаратпен қамтамасыздандыруы болуы керек, ақпаратты жинау және технологияның айнымалы үрдістің аналогты және дискретті ақпаратты өңдеу, басқарушы сигналды беру және бақылау және берілетін тапсырманың орындалуын тексеру.
Резервуар паркімен мұнайайдауыш кешенін басқарудың алдына қойылған бағыты орындалу үшін оны кодтап және микроконтроллерға келесі технологиялық айнымалыларды беру қажет:
-
резервуарлардағы мұнай қысымы; мазут қысымы;
-
құбыр арқылы резервуарларға баратын мұнай қысымы;
-
резервуардан тіректі сорапқа баратын мұнай қысымы,
-
резервуарлардағы газ тұрушыкеңістіктегімұнайдың буының қысымы;
-
резервуарға келетін мұнай шығыны;
-
резервуардан шығатын мұнай шығыны;
-
резервуарлардағы мұнайдың құйылуының максималды деңгейі;
-
фазаның қойылу деңгейі мұнай/су;
-
резервуардағы мұнай тығыздығы;
-
болған оқиғалар, авария және трендтар – 1 ай;
-
аспаптардың істен шығу статистикасы – 1 ай;
-
бір тәулікте шыққан мұнайдың есебі – 7 тәулік;
-
бір тәулік бойы шығымдалған электро қоретің есебі – 7 тәллік;
-
аспаптарды қосу немесе айыру саны – 7 тәулік;
-
мұнайды қабылдау және тапсыру есебі – 1 ай;
Датчиктен келетін сигнал, олар айнымалы үрдіс туралы ақпарат
тасымалдайды, олар мироконтроллер ADAM-5010 – ң модулінің аналогты кірісіне келеді, келген ақпаратты талдап керекті модульдердің шысынан атқарушы механизмдерге сигнал беріліп, жанар майдың берілісін реттеу, пешке кететін газ шығыны, ауа берілуін.
3. Асфальттік – смола – парафиндік шөгінділерге магниттік әсерінің зертханалық зерттелуі
Менің жетекшімнің басшылығымен АСПШ – ге магниттік өріс әсерінің деңгейін анықтау бойынша қондырғы құрылған. Зерттеу мәліметтері бұрын да келтірілген, бірақ біздің мақсатымыз жоғары тұтқырлы мұнай үлгілерінде шөгінділердің пайда болу жағдайларын анықтау және келешекте өндіріліп отырған мұнайға ферро – магнитпен әсер ете отырып әсер сипатын және белгілі кен орнында осы әдісті қолдану тиімділігін анықтау. Сонымен қатар бұл жұмыста АСПШ – дің пайда болу жағдайлары мен себептері көрсетіліп, шөгінділерді жою бойынша әдістерге шолу жүргізілген.
3.1. АСПШ – дің жағдайлары мен себептері
Мұнай сақтау барысында резервуарлар, мұнай кәсіптік қондырғылар, труба өткізу коммуникациялар жұмысында кедергілер туғызатын проблемалардың бірі – АСПШ. Мұнай кәсіптік қондырғылар бөлігінде және резервуардың ішкі бетінде АСПШ – дің жинақталуы жүйе өнімділігінің төмендеуіне, насостық қондырғылар жұмысының тиімділігінің және скважиналар жұмысының өнімділігінің азаюына соқтырады.
3.2. АСПШ – нің құрылымы мен құрамы
АСПШ – рі дегеніміз парафиндердегі (массаның 20-70%-ін), АСВ (20-40%), силикагелді смоладан, майлардан, судан және механикалық қоспалардан тұратын күрделі көмірсутекті қоспа. Парафиндер – метан қатарының С₁₆Н₃₄ - тен С₆₄Н₁₃₀ - ға дейінгі көмірсутектер. Пласт жағдайларында мұнайда ерітінді күйінде болады. Парафиндердің құрамына байланысты мұнайды төмендегідей классификациялайды (ГОСТ 912 – 66):
-
аз парафинді – массасы 1,5% -дан төмен
-
парафинді – массасы 1,5% -нан 6% - ға дейінгі
-
жоғары парафинді – массасы 1,5% -нан 6% - дан жоғары.
Парафиндер әртүрлі химиялық реагенттер әсеріне орнықты (қышқылдар, сілтілер және т.б), ауада оңай қышқылданады. Жоғары молекулярлы парафиндер – церезиндер (C₃₇H₇₄-тен С₅₃Н₁₀₈-ге дейін) қайнаудың жоғары температурасымен, үлкен молекулярлық массасымен және тығыздылығымен ерекшеленеді.
2.1. сурет. НКТ құрамындағы АСП шөгінділері
АСВ құрамына азот, күкірт және оттегі кіреді. АСВ-ның молекулярлық массасы жоғары, олар ұшпайды, құрылымы біркелкі емес. Мұнайдағы смола заттары жеңіл компоненттердің булануына және қышқылдануына байланысты, сондай-ақ мұнай сумен әрекеттескен жағдайда өседі.Кейбір жағдайларда смола қосылыстар тобына асфальтендерді де жатқызады.
Асфальтендер – бұрыл немесе қоңыр түсті ұнтақ тәрізді заттар, тығыздығы бірліктен жоғары, мұнайдағы мөлшері 5,0%-ға жетеді. Асфальтендерде 80,0-86,0% көміртек, 7,0-9,0% сутек, 9,0% күкірт, 1,0-9,0% оттегі және 1,5% азот бар. Олар мұнайдағы ауыр компоненттердің қиын балқитын және аз еритін шөгінділер бөлігі болып табылады. Мұнайлы дисперсті жүйелер коллоид класына жатады, көптеген жағдайда мұнайдың физика-химиялық және технологиялық қасиеттері «асфальтен-смолалар» және «мальтендер-смолалар-асфальтендер» жүйелеріндегі молекулалар арасындағы өзара әсерімен қалыптасады. Смолалар мен асфальтендер құрылысын «сэндвичтік» құрылымдар түрінде қарастырады.
«Сэндвичтік» құрылымдар дегеніміз - өзара зарядтар комплексімен байланысқан параллель мұнай ароматтық қабаттар. Бұл жағдайда асфальтендердің тәртіптік дәрежесі біршама көтеріңкі, өйткені олар идеалды кристалдар ретінде қарастырылады. Квазикристалдық бөлігі асфальтен затының ең аз мөлшерін (3-4%) құрайды. Смолалар мен асфальтендер парамагниттік сұйықтықтар, ал мұнай мен мұнай өнімдері-термодинамикалық тұрақты парамагниттік ерітінділер болып табылады.
Асфальтендер - диамагниттік бөлшектерінің гомолитикалық диссоциация дәрежесіне байланысты көптеген ассоциаттар комбинациясы. Мұнайдағы парамагниттік смолалар мен асфальтендер концентрациясының өзгеруі ассоциаттар комбинацияларының құрылым өзгерісіне байланысты.
Смолалар мен асфальтендер төмендегі ерекшеліктерге ие:
-
АСВ-ның қатысуымен химиялық және физика-химиялық процестер сипаты ұжымдық. Асфальтендер жеке компоненттер емес, олар ортасында тұрақты ерікті радикалдары бар ассоциативті комбинациялар құрайды.
-
Диамагнетиктерден сольватты қабықшаның пайда болуы ерітінділердегі парамагниттік бөлшектер тіршілігінің шарты болып табылады.Сольватты қабықшалардың пайда болуы парамагниттік молекулалардың тарту күшін әлсіретеді және жылу қозғалысы нәтижесінде олардың қайта құрылуына кедергі жасайды.
-
Смолалар диамагнитті молекулалардан тұрады, олардың бір бөлігі қоздырылған триплетті қалыпқа өтуге немесе гомолизге ұшырауға қабілетті. Сондықтан смолалар асфальтендердің потенциалды көзі болып табылады.
-
АСВ қасиеттері элементтік құрамымен емес, ең алдымен компоненттердің молекулярлық өзара әрекеттесуімен анықталады.
Бір мұнай өндіру регионы және кен орны мөлшерінде АСПО-ның компоненттік құрамы өзгереді. АСПО құрамын білудің олармен күрестің оптималды әдістерін анықтау үшін маңызы зор. Химиялық реагенттер таңдауын АСПШ-лер типіне байланысты жүзеге асырады. АСПШ құрылымын және құрамын зерттеу үшін экстракциондық, хроматографтық, термиялық, спектралды,электрохимиялық және басқа да әдістерді қолданады.
Кесте 2.1- АСПШ-нің классификациясы
АСПШ тобы
|
АСПШ топтамасы
|
Парафиндер құрамының (П) смола (С) мен асфальтендер (А) қосындысына ара қатынасы, П/(С+А)
|
Механикалық қоспалар мөлшері;
%
|
Асфальтенді
(А)
|
А1
А2
А3
|
0,9
0,9
0,9
|
0,2
0,2-0,5
0,5
|
Аралас (А)
|
С1
С2
С3
|
0,9-1,1
0,9-1,1
0,9-1,1
|
0,2
0,2-0,5
0,5
|
Парафинді (П)
|
П1
П2
П3
|
1,1
1,1
1,1
|
0,2
0,2-0,5
0,5
|
Достарыңызбен бөлісу: |