油气田自动化大作业.docx

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1、十阂分汕九号（华东）CHINAUNIVERSITYOFPETRO1EUM课程大作业专业班级：姓名:学号：开课系室：测控技术与仪器系2023年月日目录（参考）1课程总结错误!未定义书签。1.1 错误!未定义书签。1.2 错误!未定义书签。1.3 错误!未定义书签。1.4 错误!未定义书签。2具体题目文献综述错误!未定义书签。2.1 工艺简介错误!未定义书签。2.2 测控需求错误!未定义书签。2.3 测控方案错误!未定义书签。3大作业（写具体题目）3.1 工艺简介错误!未定义书签。3.2 测控需求错误!未定义书签。3.3 测控方案错误!未定义书签。1课程总结（必做，每人自己做，不能雷同）（1）油气

2、田生产过程是一个包括多个主要环节的复杂流程。以下是油气田生产过程中的几个主要环节及其典型的生产工艺流程：1 .采油（或采气）工艺流程：- 油井（或气井）生产：通过钻井将井筒连接到油层（或气层），利用地层压力将原油（或天然气）从井底抽上地面。通过油井生产设备（如泵、气体解决方案、人工举升等）控制和提高井底压力，以增加产量。- 油气分离：将产出的混合流体（含有油、气和水）送入分离设备（如分离罐、分离器），通过重力和分离原理将油、气和水分离开来，以便进一步处理和处理。- 油气储存和处理：将分离后的原油储存到储油罐或输送到炼油厂进行进一步处理。天然气经过脱硫、脱水和压缩等处理，以便输送到天然气处理厂或

3、管道。2 .油气加工工艺流程：-炼油工艺：原油经过蒸储、裂化、重整、加氢处理等一系列工艺，将其分解和转化为不同种类的石油产品，如汽油、柴油、润滑油等。-天然气处理：对天然气进行酸性气体（如二氧化碳和硫化氢）的脱除、脱水、除杂等处理，以提高天然气的纯度和质量，同时根据需要进行液化或压缩处理。3 .储运工艺流程：- 油气储存：将炼制好的石油产品储存在储油罐中，以满足市场需求和平衡供应与需求。- 油气输送：通过管道、油轮、铁路或卡车等方式将原油、石油产品和天然气输送到消费地点或进一步加工处理的设施。- 油气质量控制：在油气储存和输送过程中，进行质量监控和调节，确保产品符合相关标准和规范。4 .环保与

4、安全措施：-废物处理：对产生的废水、（2）每个环节对测控的需求（列表说明哪些量需要测量、哪些量需要控制，测量、控制指标，适合用什么控制系统)。项目测量控制控制系统采油工艺流程井底压力、油井产量、油井温度井底压力、油井产PID控制系统油气分离工艺流程测量原油、天然气和水的体积流量、温度、压力，油水比、油气比罅控制油、气、水的分离效果多变量控制系统油气加工工艺流程测量原油中各组分的含量、温度、压力；天然气中酸性气体的浓度；石油产品的密度、粘度测量原油中各组分的含量、温度、压力；天然气中酸性气体的浓度；石油产品的密度、粘度模型预测控制(MPC)系统储运工艺流程液位、温度、压力;油气输送管道中的流量、

5、压储油罐的液位、压力，确保安全储存；控制油气输送管道的流量和压力控制系统(DCS)、SCADA系统环保与安全措施废水、废气中的污染物浓度，；监测环境中的气体浓度控制废水处理过程中的污染物去除效率；控制废气排放中的污染物浓度自动化监测系统(AMS)2献综述：要求：以下只做一题。参考文献5篇，其中近五年文献2篇以上，英文文献2篇以上。文献格式引用要规范，在文章中必须标注。参考文献格式：1陈祈，梁辰.井下智能工具闸阀开度精密控制技术探讨J.江汉石油职工大学学报,2015,28(1):61-63.2Y.Xue,H.1i,C.Hao,C.Yao.Investigationonthevoidfractio

6、nofgas-1iquidtwo-phasef1owsinvertica11y-downwardpipes,Internationa1CommunicationsinHeatandMassTransfer,2016,77(1):1-8.(I)多相流计量技术：原理，测量范围、计量精度等技术指标，特点、适用场合，代表厂家。(学号最后两位2k+1)(2)管道泄露检测技术(包括原油、天然气、油漆混合管道、成品油)：原理,主要评价指标，特点、适用场合，代表厂家。(学号最后两位2k)管道泄露检测技术在油气行业中至关重要，可以及时发现管道泄露并采取必要的措施，以保障安全和环境保护。以下是针对原油、天然气、油

7、漆混合管道和成品油管道的泄露检测技术的概述：1 .原油管道泄露检测技术：-原理：常用的原油管道泄露检测技术包括压力差分方法、模型预测方法、流量差分方法等。这些方法通过监测管道中的压力、流量变化或者应用数学模型,来判断是否存在泄露。-主要评价指标：灵敏度、准确性、实时性、可靠性。-特点和适用场合：适用于长距离原油管道，可以快速检测到小到中等规模的泄露，具有较高的准确性和可靠性。-代表厂家：Honeywe1KEmersonSiemenS等。2.天然气管道泄露检测技术:-原理：常用的天然气管道泄露检测技术包括声音侦测方法、气体成分分析方法、压力差分方法等。这些方法通过检测管道周围的噪音、气体成分变化

8、或者压力差异，来判断是否存在泄露。-主要评价指标：灵敏度、准确性、快速响应、低误报率。-特点和适用场合：适用于天然气输送管道，可以检测到不同大小的泄露，具有高灵敏度和快速响应的特点。-代表厂家：ABBYokogawaSchneiderEIeCtriC等。继续上述内容：3.油漆混合管道泄露检测技术：-原理：常用的油漆混合管道泄露检测技术包括液位测量方法、气体检测方法、红外热成像法等。这些方法通过测量管道内液位、气体浓度或利用红外热成像来发现泄露点。-主要评价指标：准确性、可靠性、适应不同油漆混合管道类型的能力。-特点和适用场合：适用于油漆混合管道系统，能够及时发现泄露点，具有高准确性和可靠性，可

9、适应不同类型的油漆混合管道。-代表厂家：Det-TroniCs、MistrasGroupF1IRSystems等。4.成品油管道泄露检测技术：-原理：常用的成品油管道泄露检测技术包括液位测量方法、压力差分方法、流量测量方法等。这些方法通过测量管道内液位、压力变化或流量差异来判断是否存在泄露。-主要评价指标：灵敏度、准确性、实时性、可靠性。-特点和适用场合：适用于成品油输送管道，可以快速检测到小到中等规模的泄露，具有高灵敏度和可靠性。-代表厂家：Enbridge,TransCanada,KinderMOrgan等。3大作业1测控方案设计3.1三相分离器工艺及测控方案下图为油气水三相分离器工艺，作

10、业要求：（1）说明三相分离器工艺原理三相分离器是一种常用的化工设备，用于将混合物中的三种不同相（液相、气相和固相）进行有效的分离。其工艺原理主要包括以下几个方面：密度差原理：三相分离器利用混合物中不同相的密度差异来实现分离。在分离器中，较重的相（如水、液体）会沉降到底部，较轻的相（如气体）会上升到顶部,而中间密度的相（如固体颗粒）则会在底部积聚。重力分离原理：这种原理基于物质在受到重力作用时产生的不同沉降速度。通过引入分离器中的物料流会产生旋转运动，这样在分离器内形成一个静止区和一个旋转区。重力作用下，液体相和固体相会沉降到静止区，而气体相则保持在旋转区。筛分和过滤原理：当混合物中包含较大的固

11、体颗粒或悬浮物时，三相分离器可以利用筛分和过滤的原理进行分离。通过合适的筛网或过滤介质，固体颗粒被截留在分离器中，而液体和气体相则通过筛孔或过滤介质排出。相互作用力原理：在一些特殊情况下，三相分离器还可以利用不同相之间的相互作用力来实现分离。例如，通过引入相变材料或添加化学试剂，可以改变相之间的亲疏水性或化学特性，从而促使相分离。这些原理可以根据具体的三相分离器结构和应用需求进行不同的设计和操作。不同的分离器类型包括沉降分离器、离心分离器、过滤器等，它们在不同的工业领域中广泛应用，如化工、石油、食品、制药等。（2）结合相分离器工艺原理提出测控需求（需要测什么、控什么？控制要求是什么？）结合相分

12、离器的工艺原理，提出的测控需求通常包括以下几个方面：测量需求：测量液相、气相和固相的流量：测量不同相的流量可以帮助掌握分离器中物料的分布情况和流动速度，以及对分离效果进行评估。测量液相浓度：对液相中溶质或混合物的浓度进行测量，以控制分离器处理的物料质量和分离效果。测量液相、气相和固相的温度和压力：了解不同相的温度和压力变化可以帮助优化设备运行和控制工艺条件。控制需求：控制液位：维持分离器中液相和气相的适当液位，以保证分离效果和设备安全运行。控制进出料流量：根据需要调节进料和排放流量，以保持分离器内物料的平衡和稳定。控制操作参数：例如调节分离器的旋转速度、过滤介质的清洗和更换，以优化分离效果和设

13、备运行效率。控制要求通常包括以下几个方面：精确性：控制系统需要具备足够的精确性，以确保测量值和控制参数的准确性。实时性：对于分离器的测量和控制，需要实时更新，以及时调整和响应工艺变化。稳定性:控制系统应具备良好的稳定性，以保持分离过程的可靠性和连续性。可靠性：测量和控制设备需要具备高度的可靠性和耐用性，适应不同工况和环境条件。需要根据具体的工艺要求和设备配置来确定测量和控制的特定需求，以确保分离器的有效运行和期望的分离效果。（3）设计控制方案，并用PI&D（在工艺图上表示）、方块图表示出来。设计一个完整的控制方案需要考虑到具体的三相分离器的工艺和操作需求。以下是一个基本的控制方案设计流程：确定

14、控制目标：明确分离器的主要控制目标，例如维持液位、控制进出料流量、稳定温度等。选择传感器和测量设备：根据测量需求，选择适当的传感器和测量设备，如流量计、液位传感器、温度传感器和压力传感器等。确定控制策略：液位控制策略：根据液位测量值调节进料和排放流量，可以采用P1D控制或模糊控制等算法来实现。进出料流量控制策略：根据流量测量值调节进出料阀门的开度，可以采用PID控制或模型预测控制等算法来实现。温度控制策略：根据温度测量值调节加热或冷却系统，可以采用P1D控制或模糊控制等算法来实现。设计控制系统架构：确定控制系统的整体架构，包括传感器、执行器和控制器的连接配置和数据通信方式。选择控制器：根据控制

15、策略的复杂性和性能要求，选择适当的控制器，如基于P1C（可编程逻辑控制器）的控制系统或基于嵌入式控制器的解决方案。算法调优和参数设置：根据具体的工艺和控制要求，对控制算法进行调优和参数设置，以实现所需的控制性能和稳定性。安全保护措施：设计安全保护措施，如设置报警系统、紧急停机装置和过载保护装置等，以确保设备和操作的安全性。系统集成和测试：实施控制方案并进行系统集成和测试，验证控制系统的稳定性和性能。（4）分别说明控制系统名称、被控变量、操纵变量、阀的气开/气关、控制器正反作用、控制规律。控制系统名称：三相分离器液位控制系统被控变量：液位操纵变量：进出料流量控制阀的开度阀的气开/气关：气开状态表示阀门开启，允许流体通过；气关状态表示阀门关闭，阻止流体通过。控制器正反作用：正作用表示当被控变量偏离设定值时,操纵变量与之同向调节,使被控变量趋近设定值；反作用表示操纵变量与被控变量反向调节，使被控变量趋近设定值。控制规律：在液位控制系统中，常见的控制规律为PID控制（比例-积分-微分控制）。PID控制器根据被控变量与设定值的偏差（误差）以及误差变化率，计算出相应