Промысловая подготовка и переработка газоконденсатов (стр. 13 )

GIBBS. Разработка этой системы начата несколько лет назад коллективом специалистов ВНИИГАЗа и других организаций. Эта система во многом подобна HYSIM, хотя и значительно уступает ей по уровню возможностей. Главным достоинством (хотя отчасти и недостатком) системы является кадровое построение схем. С точки зрения возможности построения сложной иерархической архитектурой структуры схем это является достоинством, однако размер схемы при этом ограничивается одним экраном. Основными отличиями GIBBS (так же, как и ГазКондНефть) от вышерассмотренных зарубежных систем является отсутствие выбора методик расчета и невозможность варьирования задаваемыми для расчетов переменными (в том числе и невозможность решения задач регулирования и оптимизации). Такое отставание от зарубежных аналогов объясняется тем, что отечественные системы разрабатываются недавно и очень малочисленными коллективами. Безусловно, перечисленные отличия резко снижают возможности системы. Однако отсутствие выбора методик при выполнении расчетов для не очень эрудированного в этих вопросах инженера оборачивается даже преимуществом, да и построение схем регулирования и особенно оптимизации такому специалисту, как правило, не по силам. Поэтому разрыв между уровнем возможностей и их реализацией для GIBBS значительно меньше, т. е. вложенные в покупку средства используются более эффективно.

ГазКондНефть. Система создана и развивается коллективом специалистов Киевского Института Газа Академии наук Украины. По уровню возможностей она практически на том же уровне, что и GIBBS. У ГазКондНефть значительно лучше выполнен графический интерфейс, есть возможность передачи сформированных схем в Автокад и приложения WINDOWS, однако отсутствует возможность создания сложных многоуровневых иерархических схем. Главное достоинство по сравнению с GIBBS - вполне строгий расчет углеводородных продуктов в смеси с водой и метанолом. Причем интерфейс контроля за гидратообразованием и дозировкой ингибиторов выполнен пожалуй даже лучше, чем в HYSYS. Кроме этого, система позволяет моделировать состав добываемых флюидов по результатам исследования скважин и прогнозировать изменение его состава в динамике разработки месторождения на истощение (хотя решение этих задач нуждается в существенных доработках). Основной недостаток системы - несовершенная методика расчета колонн (расчет ведется методом "от тарелки к тарелке" и время его выполнения в несколько раз больше, чем при расчете по матричному методу, используемому в других перечисленных системах). В целом можно сказать, что система ГазКондНефть приближена к моделированию промысловых объектов, для которых она достаточно удобна. При этом следует учесть наиболее низкую цену среди всех достаточно популярных аналогов, интенсивное развитие системы (в настоящее время завершена разработка новой WINDOWS-версии, разработаны средства моделирования одно-, двух - и трехфазных трубопроводов). Таким образом, для российского инженера она вполне приемлема, особенно при моделировании объектов промысловой обработки газа, конденсата и нефти.

MODBAL. Это упрощенная система моделирования поточных схем, предназначенная для укрупненных расчетов целых предприятий и даже их комплексов, хотя и не исключает моделирования отдельных установок и их узлов. Система изначально была создана для оперативных расчетов балансов Сургутского ЗСК и расчета производственных планов. Однако впоследствии она трансформировалась в систему моделирования. Разработана коллективом специалистов ТюменНИИГипрогаза и Тюменского филиала фирмы Информгаз . В настоящее время она дорабатывается и совершенствуется. Система MODBAL не производит расчетов оборудования. Вообще схема строится из входов, потоков, узлов и выходов - никаких аппаратов там в принципе нет. Суть моделирования заключается в расчете распределения потоков в зависимости от описаний типов входящих и выходящих из узлов потоков. Распределение компонентов по потокам, выходящим из сепараторов, определяется с помощью обычного расчета фазового равновесия с возможностью учета уносов паровой и жидкой фаз, а для потоков, выходящих из колонн, определяется по упрощенным степенным зависимостям, которые тем не менее практически не уступают в точности классическим алгоритмам. Основное назначение системы - оперативный расчет балансов больших комплексных поточных схем (заводов и даже комплексных схем переработки конденсата и нефти). Такие задачи вышеописанными системами технологического моделирования в один шаг практически не решаются, а для производственных инженеров эти задачи возникают достаточно часто. Кроме этого, при расчетах определяются и основные показатели качества, а их просмотр выполнен достаточно просто и наглядно. Наконец, система постоянно дорабатывается, в ней уже заложены некоторые специфические возможности расчетов, которых нет ни у одной из описанных выше систем. В результате этого MODBAL может вполне успешно применяться, причем не только для решения чисто производственных, но и аналитических задач (для детальных проектных расчетов она, безусловно, не годится).

6.2. Создание и адаптация моделей действующих производств

Для получения моделей, адекватных реально действующим объектам, работа над ними должна проводиться в три этапа. На первом этапе производится “сборка” схемы, заполнение бланков ввода данных известной информацией, выполнение контрольных расчетов для проверки работоспособности модели и ее соответствия схеме объекта. На втором этапе для получения адекватных результатов моделирования необходимо адаптировать сформированные модели по фактическим данным анализируемого объекта. Переход без адаптации непосредственно к третьему этапу (выполнению расчетов для решения конкретных задач) может привести к серьезным ошибкам и просчетам, что нередко наблюдается на практике даже у ведущих проектных и научных организаций.

Адаптация заключается в подборе базовых параметров работы оборудования для сформированной модели, которые позволяют при расчетах воспроизвести с достаточной точностью фактические составы и показатели качества продукции, получаемые на анализируемой установке. Например, для ректификационных колонн основными параметрами, подбираемыми при адаптации, являются эквивалентные количества теоретических тарелок и рефлюксные числа, фактически характеризующие эффективность работы колонного оборудования. В качестве основных параметров для сравнения результатов расчетов с фактическими показателями в процессе адаптации следует выбирать составы сырья и продуктов установок, поскольку именно составы лежат в основе практически всех наиболее точных методов расчетов показателей качества. При этом необходимо добиваться совпадения расчетных и фактических режимных параметров - давлений, температур и расходов. Наиболее наглядной и чувствительной формой для отображения и сравнения составов являются кривые распределения масс компонентов по температурам их кипения (dM/dT). В соответствии с этим суть адаптации заключается в подборе неизвестных параметров, при которых для всех продуктов расчетные кривые dM/dT наилучшим образом совпадают с фактическими. Кроме этого, необходимо контролировать и основные показатели качества (плотность, вязкость, молекулярную масса, температуры застывания, помутнения и вспышки, давление насыщенных паров) - результаты их расчетов должны с приемлемой точностью совпадать с результатами прямого определения.

До настоящего времени процесс адаптации моделей не алгоритмизирован, нет и строгих требований к точности схождения фактических и расчетных параметров. Поэтому критерием адаптации модели является экспертная оценка, которая в каждом конкретном случае индивидуальна.

Для адаптации модели необходимы достоверные исходные данные по технологическим режимам работы объекта, составам и физико-химическим свойствам потоков. Технологические параметры, а также расходы основных потоков и их основные показатели качества замеряются в процессе оперативного и аналитического контроля производства. Однако этих данных, как правило, недостаточно для хорошей адаптации модели. Прежде всего, при аналитическом контроле обычно не определяются полные компонентно-фракционные составы потоков (за исключением установок газофракционирования и некоторых процессов газопереработки). Кроме этого, расходы и показатели качества обычно определяются только для потоков сырья и продукции, а для промежуточных потоков этой информации, как правило, нет. Поэтому очень важным этапом создания адекватной модели объекта является его обследование, в процессе которого фиксируются все режимные и расходные параметры (иногда проводятся специальные дополнительные измерения) и отбираются представительные пробы всех (или хотя бы ключевых) потоков. Затем проводятся экспериментальные исследования проб потоков для определения компонентно-фракционных составов (см. главу 4) и физико-химических характеристик. Полученные результаты исследований проб потоков и замера технологических и расходных параметров после их обработки и являются исходными данными для адаптации модели объекта.

После адаптации модель объекта готова для решения практических задач путем прогнозирования технологических параметров, балансов и показателей качества продукции при изменении каких-либо условий (поставок сырья по количеству или качеству, модернизации схемы или оборудования и т. п.). Безусловно, даже адаптированная модель нуждается в периодическом контроле ее адекватности действующему объекту, особенно после ремонтных работ, реконструкции, изменении состава и качества поставляемого сырья. В первом приближении для контроля адекватности модели достаточно выполнения контрольного расчета, результаты которого должны соответствовать фактическим данным оперативного и аналитического контроля производства. Если же соответствие не достигается (особенно при выполнении нескольких контрольных расчетов), необходимы повторное обследование объекта и адаптация модели.

Создание, адаптация и периодический контроль адекватности моделей всех объектов единой технологически связанной системы (ярким примером которой является действующая система добычи и переработки УВС на предприятиях в Тюменской области) позволяют решать не только частные задачи для отдельных производств и заводов, но и для региональных систем, холдинговых компаний и т. п. Ниже рассмотрены примеры практических задач, которые могут быть успешно решены с помощью адекватных технологических моделей.