Intelligent/Smart Flow Control for Petroleum Process Technology

Når olje og gass produseres, følger det også med store mengder vann. En viktig del av olje- og gassproduksjonen er derfor å skille ut oljerester og andre miljøfarlige stoffer fra avfallsvannet, for å unngå forurensing av miljøet. Å skille olje fra vann kan være en krevende prosess, og gjøres blant annet offshore ved bruk av såkalte hydrosykloner. Disse syklonene anvender sentrifugalkraften til å skille ut oljedråpene. I separasjonsanleggene er det nødvendig å kontrollere prosessparametere som væskestrøm og trykk. En ulempe med utstyret som brukes til dette i dag, er at det har en tendens til å bryte opp oljedråpene, noe som gjør det vanskeligere å skille oljen fra vannet. For å forbedre separasjonen har Typhonix utviklet pumpe- og ventilteknologier (lavskjærsteknologi) som gjør det mulig å kontrollere prosessparameterne uten at oljedråpene ødelegges. Nylig har Typhonix også utviklet pumper som i stedet for å bryte opp dråpene, fører dem sammen og danner nye, større, oljedråper (koaleserer). Dette forenkler separasjonsprosessen. I dette prosjektet har potensialet av den koaleserende pumpen blitt fult utnyttet. Dette har blitt gjort ved å utvikle kontrollmetoder som automatisk justerer driften av pumpen basert på sanntids prosessmålinger. Målet med de nye kontrollmetodene er å sørge for optimal oljedråpevekst og maksimal separasjonseffektivitet. I 2016, det første året av prosjektperioden, ble det gjennomført en grundig studie av mekanismene som står bak dråpeveksten, og hvordan driften av pumpen og prosessparametere påvirker disse mekanismene. Videre, i 2017, ble en hydrosyklon installert sammen med pumpen og brukt til å studere den faktiske økningen i separasjonseffektivitet. I tillegg ble de nye kontrollmetodene utviklet og testet. I 2018 ble de først foreslåtte kontrollmetodene forbedret ved å redusere respons tiden og forstyrrelsene de påførte prosessanlegget, i tillegg til at en risiko for sporingsfeil ble fjernet. Totalt sett har dette prosjektet resultert i en unik og ny anvendelse av Typhonix pumpeteknologi. Pumpen har på en innovativ måte blitt kombinert med eksisterende vannrenseteknologier for å fullt utnytte potensiale til å forbedre rensingen av avfallsvann fra oljeindustrien.

The project will initially be characterized by literature studies in order to fully establish state-of-the-art within low shear technology and closed loop control in water-oil processing, in general. Next, the requirement specification, ''what to optimize'' and under which conditions must be formulated. This is a crucial phase in the project and care must be taken to set up realistic targets at this point. The requirement specification will yield a multi criteria design objective subjected to a wide range of design parameters that influence the overall performance in a non-trivial way. Mostly, the design parameters will be associated with the control architecture and the related parameters. This will be handled by means of extensive use of virtual prototyping. For that purpose mathematical models for all relevant component will be developed, with emphasis on the mode of operation and state variables. The envisage components to be modeled include (as a minimum): Typhonix Low Shear Control Valve (LSCV) Typhonix Coalescing Pump (CP) Typhonix Coalescing Valve (CV) Hydrocyclone The mathematical modeling will be verified via dedicated experimental work. The component models will be used in the development of commercializable concepts and subsystems including the control strategies. Virtual prototyping in system simulations models are used to validate and evaluate control strategies. Algorithm based design optimization will be introduced in order to ensure that optimal performance in relation to the developed requirement specification is obtained within the boundaries of what is physically feasible. In parallel with the virtual prototyping there will be carried out physical prototyping in order to verify and validate the developed system. The physical prototyping will facilitate tuning, adjustment and calibration of the control strategies.