Development and tests of hydrate inhibitor technology on Foundation Fieldbus system

Átírás

1 (a mérési eredmények értékelése) (a mérési eredmények értékelése) (irodalmazás, piackutatás, elemzés) (vizsgálati eredmények bemutatása) (a vizsgálati eredmények értékelése) ( D terv, teszt eredmény bemutatás) (vizsgálati eredmény értékelése) 2ba 2bb 2bc Érzékelők, táplálás, védelmek, lehetőségek, megbízhatóság, távfelügyelet és management, stb. (mérési eredmények, rendszerterv) ( D terv, teszt eredmény bemutatás) (HW és SW rendszerterv) A tesztelés során a, az és a MOL részére megfelelő felületeket kell biztosítani ( D terv, rendszer kezelési utasítás) ( D terv, teszt eredmény bemutatás) Szolgáltatás: Webes felületre, SMS, , Stb. (programok kezelési leírása) A tesztelés során a, az és a MOL részére megfelelő felületeket kell biztosítani ( D terv, rendszer kezelési utasítás) Introduction The described work was carried out as part of the Development and tests of hydrate inhibitor technology on Foundation Fieldbus system TAMOP B-10/2/KONV project in the framework of the Hungarian Development Plan. The realization of this project is supported by the European Union, co-financed by the European Social Found. József Subert, Viktor Füvesi 1 2 R & D project participiants Project coordinator Industrial Process Control Engineering and Trading Company Research group University Of Miskolc Research Institute of Applied Earth Sciences Demonstration site MOL Group R & D project structure Lab measurements Field instrumentation IT development Laboratóriumi vizsgálatok Terepi rendszer fejlesztés Központi rendszer fejlesztés Hidrátgátló készítmény vizsgálata Kereskedelmi készítmények 1a vizsgálata Összesen 4-6 kiválasztott kereskedelmi készítmény hidrát gátlási hatékonyság vizsgálata: Metanol NALCO Baker Petrolite Champion BASF E-01, Hi: Jelentés 1, Pannon Egyetem MÜKKI készítmények 1b vizsgálata Összesen 4-6 kiválasztott originális készítmény hidrát gátlási hatékonyság vizsgálata: GH-86 GH-405 GH-506?? E-02, Hi: Jelentés 2 E-03, Hi: Megvalósíthatósági Tanulmány 1 Gázelőkészítő 2a rendszer vizsgálata Kereskedelmi forgalomban kapható gázelőkészítő egység teljes körű vizsgálata E-04, Hi: Jelentés 3 Hidrát adagoló Mérő és Adatszolgáltató Központi egység rendszer kommunikációs rendszer fejlesztése fejlesztése egység fejlesztése fejlesztése Pneumatikus adagoló 2b Irányítástechnikai és egység fejlesztése Szerver rendszer HW 4a SW fejlesztés kommunikációs 3a kiszolgálás és SW tervezése rendszer tervezése 5a biztosításhoz Kereskedelmemben kapható adagoló berendezés vizsgálata Feladatok: Kiválasztás Beszerzés Vizsgálat E-05, Hi: Jelentés 4 Új pneumatikus adagoló fejlesztése Feladatok: Tervezés, Kivitelezés Tesztelés E-06, Hi: Jelentés 5 PE MÜKKI Új pneumatikus adagoló berendezés terepi teszt Az adagoló hosszú idejű terepi vizsgálata Kommunikációs mérés: A kijelölt területeken térerő mérés és feldolgozás Rendszerterv készítés: Irodalmazás Specifikálás Mérőr. tervezés Komm. tervezés E-07, Hi: Jelentés 7 E-11, Hi: Jelentés 8 Specifikáció Hardver tervezés és beszerzés: Szerverek UPS GPRS Modem Adatbázis tervezés Adatbázis kezelő tervezés Megjelenítő felület tervezés Webes felület tervezés E-08, Hi: Jelentés 9 E-12, Hi: Jelentés 10 Specifikáció Program fejlesztés a megadott felületekre Webes felület tervezés Felügyeleti program fejlesztés Program management fejlesztés E-09, Hi: Jelentés 11 4b Irányítástechnikai Szerver rendszer HW Kiszolgáló rendszer rendszer kivitelezés 3b és SW beüzemelés 5b tesztelése Gyártás (2 készülék) Rendszer beüzemelése Rendszer beüzemelése Laboratóriumi tesztelés Tesztelés Tesztelés Terepi tesztelés Javítások elvégzése Javítások elvégzése E-13, Hi: Jelentés 12 E-10, Hi: Jelentés 6 Komplett adagoló rendszer tesztelése 3 A 2 készülék terepi tesztelése E-14, Hi: Jelentés 13 4

2 Gas hydrate the Hot Ice The gas hydrate is a crystalline material which contains a high concentration of methane gas. About 200 cubic meters methane can be recovered from a cubic meter of gas hydrate. The energy source of the future Storage options Shipping options Production conditions Low temperature High pressure Presence of water Hydrate inhibitors Methanol Thermal inhibitor, which changes environmental parameters (low temperature) Biological Hydrate crystals bacteria feeding installation Original chemicals / compounds Formation of a variety of physical / chemical inhibitors KHI-27, HI-2254, Nalco EC-6481A, etc, Problem A plug is forming inside the production pipeline, which reduces the flow. 5 6 Field hydrate inhibitor solutions Methanol addition Requires pipeline High methanol consumption No feedback, the quantities are not accurate Non environmental-friendly Construction of methanol recovery plant Inhibitor addition Discrete feeder stations Mobility Precise / individual dose for all wells Clean(er) technology Hydrate inhibitor measurements Static No gas flow Refrigerated containers Fixed amount and composition of gas mixture Acoustic tests Dynamic Gas flow Pipeline High amount of gas consumption Laboratory Small diameter of pipeline Controlled laboratory conditions Modeling Field Real process conditions and pipeline size 7 8

3 Pneumatic pump (gas industry) A typical injecting system consist of three main parts: Gas preparation unit gas drying, filtering, decompression Cycler dosing volume setting, non-zero emission Pump injecting Pneumatic pump (gas industry) Milton Roy pump and cycler 9 10 Object - field inhibitor injecting system Object - field inhibitor injecting system Basic elements Gas preparation unit Decompression Rate and stroke (Feed) setting Injection pump with control - CIP 36 Inhibitor tank CIP 36 inhibitor pump system 11 12

4 Problems of the operation in the field Research & Development program Operation and maintenance problems Problems in pipeline and fitting (pressure regulator freezing) Rate loss Pressure switch does not turn on/off Discharged battery Voltage dependent transmitters Signal strength problems GPRS uncertainty Settled organisms (birds, wasps) Chemical Dosing Development Electrical Dosing Test Pneumatic Pump Test Central Control Station Dev. Solar Data Base Cell Farm Management Development System Dev. Service Solution Dev. Electrical Inhibitor Pump Laboratory Development Testing FIELD Inhibitor Syntethising Pneumatic TEST Dynamic Pump Laboratory Development Investigation Measurement and Control System Dev. Wireless Power Communication Station Dev. System Dev. Field Measurement System Dev. Long Time Test Mobil Laboratory Development Field hydrate inhibitor development Tests in climatised chamber 2 Hidrát adagoló rendszer fejlesztése Pneumatikus adagoló 2b egység fejlesztése Kereskedelmemben Gázelőkészítő kapható adagoló 2ba 2a rendszer vizsgálata berendezés vizsgálata Kereskedelmi Feladatok: forgalomban kapható Kiválasztás gázelőkészítő egység Beszerzés teljes körű vizsgálata Vizsgálat E-04, Hi: E-05, Hi: Jelentés 3 Jelentés 4 (vizsgálati eredmények bemutatása) (a vizsgálati eredmények értékelése) Új pneumatikus 2bb adagoló fejlesztése Feladatok: Tervezés, Kivitelezés Tesztelés E-06, Hi: Jelentés 5 ( D terv, teszt eredmény bemutatás) Új pneumatikus adagoló berendezés 2bc terepi teszt Az adagoló hosszú idejű terepi vizsgálata E-10, Hi: Jelentés 6 (vizsgálati eredmény értékelése) Tasks Gas preparation unit tests Pneumatic pump tests Development of a new injector pump New pump tests Tests Tests on low temperature Tests on high temperature Wetted tests Development Planning Components purchase Assembling Lab tests Long term examination Compressor Pressure regulator Climate-controlled chamber Gas preparation Unit Chemical tank Back Pressure regulator Pump 15 16

5 DIY climatised chamber... and buy a cooler Test Parameters Process Instrumentation 1 Variable parameters temperature (envinromental), pressure (in the pipeline), dosage (within the specified range). Pneumatic Pump Test Chamber temperature TT-04 Inlet pressure PT-01 Pump working pressure PT-02 Flow Pulse Switch FT-07 Temperature - 35 C, - 20 C, - 10 C, 0 C, + 10 C, Ambient, + 40 C + 60 C Pressure 50 bar 100 bar 150 bar Dosing 1 pulse/min 5 pulses/min 10 pulses/min Line pressure PT-03 Injected weight WT-06 Pump system temperature TT

6 Process Instrumentation 2 Process Instrumentation 3 WEB Design, Database, OPC Engineering Station AMS, OPC Operator Station Ethernet The field instrumentation, and data acquisition based on the Foundation Fieldbus system Foundation Fieldbus H1 DeltaV Conventional 4-20 ma On the top level the DeltaV DCS system from Emerson was used for measuring, function block applications and visualization System Configuration 1 FCBA vs. typing The Control Studio established Function Block Applications were used to measure traditional 4-20 ma signals of transmitters, to manage Foundation Fieldbus system configuration and related communication challenges

7 System Configuration 2 OPC OLE for Process Control Function Block Application: implementation of the injected pulse counter Why FF? A major advantage of fieldbus is the capital expenditure (CAPEX) savings associated with cable elimination in the lab multiple devices share wire-pairs in order to communicate over the bus network flexibility during tests and savings are also available through faster commissioning. Ongoing maintenance and process control system performance are significantly enhanced through fieldbus systems, which results in operations expense savings (OPEX). SAVC Why FF? Forced applications of standards Easy and quick device replacement on the FF segment Detailed, faster and advanced diagnostics with or without FIMS Faster and more precise device error location Ability to transmit multiple parameters (more than one process variable) by every fieldbus transmitters Direct download from the DCS Minimized downtime during configuration Working Control in the field function even if failure of the DCS More effective maintenance support and solutions 27 28

8 Why FF? Asset Management Asset managing functions System "health" monitoring System Status Survey (hardware and software) Status, integrity Device problems Abnormal conditions Optimization Loop performance Loop utilization Intervention The system immediate gets information of any device failure and proposes to correct the error Test results Test results Pump system temperature Chamber temperature PT-1/SCLR1/OUT.CV GD-3 in. pressure 48.6 bar PT-2/AI1/OUT.CV IP-4 pneumatic controller in. pressure 4.6 bar PT-3/SCLR1/OUT.CV Inhibitor pressure 61.7 bar TT-4/AI1/OUT.CV Chamber temp degc TT-5/AI1/OU.CV House temp degc 31 32

9 Visualization and access via the WEB The measurements can also monitor by web interface. The DeltaV process control system sent data to database via OPC. The MySQL database was configured by PHP language for process and to display retrieved data. Development of new injecting system Electrical pump development Renewable energy system using No gas emission Operation at -40 C Total well monitoring Intelligent injecting Electrical Pump Development Preliminary field tests Solar cells Field tests Szeghalom-29# Controller Chemical tank Technology model (Process simulation) Electric pump 35 36

10 Field hydrate inhibitor development Results Field hydrate inhibitor development Results Overall engineering, R&D Mechanical parts Gas preparator unit Pneumatic injector Temperature testing Field testing Installation parameters Injector family Security Reliability Licensing Market segments Operation, services and support Electronics P&ID, Monitoring loops layout Communication network User applications Analysis of different solutions Communication channels (USW, micro, GPRS, V-SAT,?) Reliability tests Security Licensing The twin EU project R & D Project Participiants Project coordinator Olaj- és gáztermelési technológiák csővezetékeiben gázhidrát kialakulás megakadályozására szolgáló speciális inhibitor adagoló berendezések komplex rendszerének kifejlesztése K+F (GOP /A ) Developing special coplex gas hydrate inhibitor system for the oil and gas industrial pipelines Research group Industrial Process Control Engineering and Trading Company University Of Miskolc Research Institute of Applied Earth Sciences Demonstration site MOL Group 39 40

11 Mobil hydrate testing laboratory Mobil hydrate testing laboratory Mobil hydrate testing laboratory Field tests Mórahalom-3# 43 44

12 Field hydrate inhibitor development Background Thank you for your attention! 45 46