«Компания GDF SUEZ E&P (Нидерланды) предпочитает использовать для моделирования технологических процессов пакет UniSim® Design. Созданная с помощью UniSim Design модель производственных активов в настоящее время применяется для производственного учета и исследований, касающихся работы компрессоров». - Рональд Ромин, инженер-технолог, GDF SUEZ E&P Nederland B.V.
Общие сведения
Трубопроводная сеть компании GDF SUEZ E&P поставляет значительную часть природного газа, который добывается на континентальном шельфе Нидерландов и за его пределами. Система трубопроводов NOGAT общей длиной 270 км соединяет несколько морских платформ с береговым комплексом и используется, в основном, для транспортировки природного газа и некоторых конденсатов. Подводные трубопроводы сети сходятся на побережье Нидерландов и идут на газоперерабатывающий завод NOGAT в г. Ден-Хелдер. После очистки природный газ подается в трубопровод компании Gas Transport Services B.V., которая управляет национальной газотранспортной сетью.
Задача
Для управления торговыми операциями по сбыту газа газовые диспетчеры GDF SUEZ E&P используют систему учета углеводородов под названием Energy Components (ЕС), которая помогает им формировать задания по поставкам газа для различных объектов. Для работы системы учета углеводородов нужны технологические данные, в том числе информация о свойствах газа, которые обычно трудно получить с помощью измерений в реальном времени.
Перед GDF SUEZ стояла задача организовать надежный сбор таких данных для улучшения торговых операций по сбыту газа с учетом текущих условий эксплуатации и на основе прогнозирования будущих сценариев работы.
Решение
Чтобы провести анализ системы в целом, были разработаны различные статические модели сети подводных трубопроводов NOGAT, включая более 10 морских платформ и береговой газоперерабатывающий завод в Ден-Хелдере.
Затем полученные имитационные модели были подключены к источникам технологических данных, что обеспечило автоматическое обновление моделей для формирования точной картины текущей работы месторождения. Кроме того, модели были интегрированы с системой учета ЕС, что позволило получить полностью автоматизированный рабочий процесс.
В общей сложности шесть различных моделей UniSim Design поддерживают четыре сценария, обрабатываемых системой учета Energy Components:
1. Сценарий «Требуемые объемы запасов».
В день Д-1, а также в случае изменения задания этот сценарий рассчитывает необходимые давления в [бар изб.] на каждой из платформ и общие запасы газа в трубопроводной системе NOGAT, выраженные в [МДж], чтобы обеспечить выполнение требуемого задания по расходу газа в [МДж/ч].
Требуемые объемы запасов рассчитываются ежесуточно в 15:00, чтобы спрогнозировать требуемый запас на следующие сутки. Требуемый запас - это количество энергии, которое должно находиться в системе NOGAT, чтобы было выполнено выходное задание.
2. Сценарий «Входные задания».
В день Д-1, а также в случае изменения производительности на какой-либо платформе или задания в результате какого-либо события этот сценарий прогнозирует поставки товарного газа на оставшуюся часть дня Д-1 и на день Д. На основе задания по расходу газа, выраженному в [норм. м³/ч], модель рассчитывает давление на некоторых платформах в [бар изб.], давление на газоперерабатывающем заводе в Ден-Хелдере, которое также называется давлением газа при выходе на берег, в [бар изб.], расход топливного газа в [норм. м³/ч], а также число Воббе в [МДж/м³] и расход в [МДж/ч] для товарного газа, произведенного газоперерабатывающим заводом в Ден-Хелдере.
Входные задания рассчитываются каждый час для каждой точки учета, чтобы обеспечить выполнение почасового выходного задания.
3. Сценарий «Суммарная энергия».
В конце каждого дня Д этот сценарий позволяет согласовать баланс счета запасов с физическим запасом газа в трубопроводе. На основе задания по расходу газа, выраженному в [норм. м³/ч], и давления на платформе в [бар изб.] модель вычисляет суммарную энергию запасов газа в сети трубопроводов в [МДж].
Суммарная энергия в системе NOGAT рассчитывается каждый день в 06:00 и используется в ежедневных согласованиях, чтобы обеспечить требуемое распределение энергии в системе по точкам учета.
4. Сценарий «Коэффициент отдачи».
При получении результатов анализа проб для расчета производительности за месяц M бухгалтер по учету углеводородов рассчитывает коэффициенты отдачи на месяц M+1. Эти коэффициенты используются в процедурах распределения в течении месяца M+2. На основе входных данных модель рассчитывает коэффициенты отдачи газа и конденсатной жидкости по каждому компоненту для каждой из платформ.
Коэффициент отдачи рассчитывается до 20-го числа каждого месяца.
Чтобы запустить эти четыре сценария, система учета углеводородов подключает необходимые входные данные и автоматически запускает файлы моделирования с различной частотой - от нескольких раз в день до одного раза в месяц.
После этого диспетчеры поставок газа получают результаты моделирования непосредственно из системы учета углеводородов без какого-либо ручного вмешательства.
В зависимости от сценариев с помощью моделирования будут оцениваться различные свойства, включая:
- Уровни давления на различных платформах.
- Число Воббе для товарного газа.
- Суммарные запасы энергии в трубопроводной сети.
- Коэффициенты отдачи газа и конденсатной жидкости по каждому компоненту для каждой из платформ.
Результаты и преимущества
Этот проект основан на использовании и оптимизации имитационных моделей технологических процессов и трубопроводной системы NOGAT и их последующей интеграции с производственными данными и системой учета углеводородов GDF SUEZ (Energy Components) для поддержки процедур расчета заданий и распределения.
Все рабочие процессы этой прикладной задачи были автоматизированы. То есть, сбор входных данных и формирование выходных данных производятся автоматически и не требуют какого-либо вмешательства операторов. Это позволило сократить время получения нужных данных, повысить точность, обеспечить согласованность и сглаживание циклов расчета заданий и распределения, и в то же время снизить риск человеческих ошибок.
Разработка моделей UniSim Design была реализована без каких-либо серьезных сбоев. Пакет UniSim Design в настоящее время используется инженерами-технологами GDF SUEZ для различных технологических расчетов и исследований работы компрессоров.
«Участие инженеров Honeywell очень помогло нам - они проследили за тем, чтобы все модели были реализованы правильно, и помогли нам наладить стабильную работу. При возникновении каких-либо проблем рабочая группа Honeywell сразу же приступала к поиску решений и в кратчайшие сроки предоставляла нам нужные ответы», - комментирует Рональд Ромейн, инженер-технолог, GDF SUEZ E&P Nederland.
О компании GDF SUEZ
GDF SUEZ Group развивает свой бизнес (услуги в области энергетики, энергоснабжения и поставок природного газа), используя модель, основанную на ответственном подходе к развитию, которая позволяет находить эффективные решения для сложных и масштабных задач в области энергетики и защиты окружающей среды, таких как удовлетворение потребности в энергии, обеспечение безопасности поставок, борьба с изменением климата и оптимизация использование ресурсов.
Группа концентрирует свои усилия на четырех ключевых областях: независимое производство энергии, сжиженный природный газ, возобновляемые источники энергии и энергоэффективность.
По всему миру в подразделениях компании GDF SUEZ в настоящее время работают 138 200 человек, а доходы компании в 2012 г. достигли 82 млрд евро. GDF SUEZ также является держателем контрольного пакета акций компании SUEZ Environment, специализирующейся на очистке воды и утилизации отходов.
GDF SUEZ E&P Nederland B.V. является одним из крупнейших операторов в нидерландском секторе Северного моря. У компании более тридцати добывающих платформ, а штате работают 300 сотрудников, которые обеспечивают поставки энергии в Нидерланды и ряд других стран.
О пакете UniSim Design
Пакет Honeywell UniSim® Design - это удобная интерактивная программная среда для создания моделей технологических процессов, позволяющая инженерам создавать статические и динамические модели, применяемые для проектирования технологических установок, контроля производственных показателей, поиска и устранения неполадок, оптимизации производственных операций, планирования деятельности предприятия и управления активами.
Этот пакет предлагает мощные инструменты, которые помогают инженерам в работе над проектами оптимизации технологических процессов и снижают проектные риски до осуществления капитальных вложений.
Основные сценарии использования пакета Unisim Design для моделирования технологических процессов:
- Разработка технологических схем процессов.
- Использование инструмента создания сценариев для оптимизации проектов на основе коммерческих критериев.
- Оценка характеристик оборудование в широком диапазоне условий эксплуатации.
- Оценка влияния изменений свойств сырья, нарушений и нештатных операций на безопасность, надежность и экономичность технологических процессов.
- Текущий контроль характеристик оборудования с учетом производственных целей.
