Системы подсчета количества нефти в резервуарах

Система измерения УМФ300 (первые модели шли под названием LM7000 СЕЛТЕК) впервые была внедрена в ОАО «Татнефть» в 1996 году, как многофазный уровнемер. В течение последующих 16 лет внедрения этой системы на действующих технологических установках шло непрерывное развитие системы в плане понимания и решения актуальных задач, возникающих перед специалистами в процессе подготовки нефти. В результате существующая в настоящее время система УМФ300 по объему и виду представляемой информации фактически отошла от понимания ее, как просто многофазного уровнемера, и превратилась в инструментарий для технолога, позволяющий получать количественные и качественные оценки состояния жидкости в резервуаре или технологическом аппарате.

Действующая методика контроля качества воды основана на отборе пробы и определения содержания нефтепродуктов в лабораторных условиях. При применении этих лабораторных методов исследования пробы очень важным является отбор представительной пробы жидкости.

В классическом понимании перед межфазными уровнемерами ставится задача определения межфазного уровня нефть/вода. Однако, специалисты, задействованные в процессе подготовки нефти, понимают, что такой фазы в реальности нет. Между нефтью и водой существует переходная эмульсионная зона – «промслой». Наличие «промслоя» делает классическое понимание межфазы, как границы нефть/вода, достаточно условной. В условиях технологических процессов с малой динамикой данное допущение может оказаться не критичным в виду стабильности «промслоя» (рис. 1).

Поэтому есть стремление уходить от отбора проб, и определять качестве подготавливаемой воды непосредственно на месте с периодичностью в несколько минут.

Однако, в более сложных технологических режимах при нестабильном «промслое», или когда в резервуарах и технологических аппаратах нет ни нефти, ни воды, а только «промслой» с различными свойствами эмульсии (рис. 2), измерительная информация о межфазном уровне нефть/вода будет недостоверной и соответственно может привести к ошибочным технологическим решениям.

В концепции же развития системы УМФ300 «промслой» занимает главное место, поскольку, именно там происходят основные процессы по разделению нефти и воды, а то как эти процессы идут - является важнейшей информацией для технологов в решении технологических задач подготовки нефти и воды. В настоящее время УМФ300, помимо уровней нефти и воды, измеряет уровень эмульсии, определяет наличие и выраженность границ раздела между нефтью и эмульсией, эмульсией и водой, определяет структуру «промслоя», является он устойчивым или неустойчивым, однородным или наоборот, содержащим внутренние слои. Вся эта информация архивируется и может быть впоследствии использована для анализа того, как шел технологический процесс подготовки.

Волновое сопротивление линии датчика зависит от диэлектрической проницаемости сред, находящихся в емкости. Высокочастотный сигнал распространяясь по линии увеличивает или замедляет скорость распространения сигнала в зависимости от диэлектрической проницаемости данной среды.

Однако, представляемая системой УМФ300 диагностическая информация о состоянии эмульсии носит исключительно качественный характер. Выводы о плохом или хорошем отстое, структуре эмульсии, ее устойчивости не подкрепляются количественными характеристиками. Между тем в категорию «промслоя» или эмульсии входит очень широкий диапазон жидкостей с содержанием нефти от 1 до 95 процентов. Отсутствие информации о количестве нефти в эмульсионной зоне не позволяет оценить риски устойчивых эмульсионных зон, причины их возникновения и соответственно принять правильные технологические решения.

Большая разница между диэлектрической проницаемостью воды и нефтепродуктов позволяет произвести измерения содержания нефтепродуктов в воде с большой чувствительностью.

Актуальность задачи определения количества нефти в эмульсии определяется не только с решениями проблем, связанных непосредственно с подготовкой нефти, но и вопросами оперативного учета нефти в резервуарах и технологических аппаратах. В старой концепции нефть/вода учет количества нефти производился по показаниям поплавков или электронной рулетки. Такой учет регулярно приводил к возникновениям значительных дисбалансов между добычей, подготовкой и узлами учета.

Целью настоящей работы является доработка системы УМФ300 и получения количественных характеристик об объемах нефти в эмульсионной зоне. Решение данной задачи позволит перейти с трудоемкого и неточного метода определения нефти в резервуарах и технологических аппаратах при помощи отбора и анализа проб на приборный и соответственно более точный способ учета нефти. Кроме того технологический персонал получит дополнительную, уже количественную характеристику состояния эмульсионной зоны.

Модернизированная система УМФ300 должна иметь программное обеспечение, функционирующее в составе программно-технического модуля «Mlevel».Выдача информации о количестве нефти в резервуаре или технологическом аппарате должна производиться в виде дополнительного четвертого слоя, толщина которого относительно верхнего уровня даст оценку объема общего количества нефти в РВС путем суммирования объема обезвоженной нефти и оценочного количества нефти в эмульсионной зоне. Значение уровня дополнительного слоя должно сохраняться в архивных данных программного комплекса с возможностью последующего отображения его во времени.

В рамках данной работы предполагается проведение анализа существующей методики определения количества нефти, оценки временных затрат на ее проведение, влияние человеческого фактора на результаты измерения и его точность. Также подлежит оценке влияние количества проб и уровней их отбора, а также возможное несоответствие технологического состояния жидкости в местах отбора и других ответственных местах (местах подачи жидкости в резервуары, ее выгрузки, установки датчиков программно-технического комплекса многоуровневых измерений).

Результаты, полученные системой многоуровневых измерений , на основе УМФ300 и модернизированного программно-измерительного комплекса к нему, подлежат сравнению с расчетами, полученными в результате параллельного отбора проб . Сопоставительный анализ указанных методов оценки должен быть оформлен в виде рекомендаций по использованию разработанного способа учета нефти в производстве.

Подробнее (скачать полный текст работы)