Amirkabir Üniversitesi'nde petrol üretimi için akıllı sistem

Amirkabir Üniversitesi doktora mezunu Mehdi Fadaei, üniversite öğretim üyeleri Mohammad Javad Ameri ve Yousef Rafiei danışmanlığında yürüttüğü çalışmayı anlattı. Çalışma, "Üretim parametrelerinin kontrolü ve optimizasyonu amacıyla entegre üretim modellemesi" başlığını taşıyor ve petrol ile gaz üretim sistemlerinin verimliliğini artırmayı hedefliyor.

Fadaei, petrol ve gaz üretim sistemlerinin yapısını şöyle açıkladı: Üretim kuyuları açıldıktan sonra çıkarılan hidrokarbonlar, transfer hatları aracılığıyla yüzey ekipmanlarına ve rafinerilere taşınır. Kuyular, transfer hatları ve yüzey ekipmanları birlikte entegre üretim sistemi oluşturur.

Geleneksel tasarımlarda genellikle sadece kuyu başı basıncı ve üretim debisi gibi yüzey değişkenleri dikkate alınır. Zamanla üretim koşullarının değişmesiyle sistem verimi düşer.

Gaz başlıklı rezervuarlarda zamanla gaz petrolden ayrılır ve transfer hatlarında sıvı tıkaçlar oluşur. Bu tıkaçlar yüzey ekipmanlarına zarar verir, çok fazlı ayırıcıların çalışmasını bozar ve üretim durmasına ya da artan bakım maliyetlerine yol açar.

Yüzeydeki çok fazlı ayırıcılar belirli koşullara göre tasarlanır. Alan koşulları değiştikçe verimleri azalır. Yaklaşık on yıl sonra gaz akışında petrol ve su damlacıkları görülür. Bu durum rafineri ve petrokimya tesislerine giden hammaddenin kalitesini düşürür.

Araştırmada ilk kez baştan sona entegre akıllı bir sistem tasarlandı. Sistem, transfer hatlarında sıvı tıkaç oluşumunu engeller ve çok fazlı ayırıcıları akıllı şekilde kontrol ederek en iyi ayırmayı sağlar.

Fadaei, dünyanın en karmaşık entegre akıllı ayırma sistemlerinden birinin tasarlanıp üretildiğini belirtti. Laboratuvar ölçekli sistem tamamen otomatik çalışır, insan müdahalesi olmadan tıkaçları giderir ve ayırıcıyı sürekli optimum durumda tutar. Çıkış gazında en küçük sıvı damlacıkları bile görülmez.

Sistem tamamen yerli ekipmanla yapıldı. Dünyada benzer dört sistem daha var: Teksas Üniversitesi, Norveç Teknik Üniversitesi, Delft Üniversitesi ve İskoçya Heriot-Watt Üniversitesi. Amirkabir Üniversitesi Jeomekanik Laboratuvarı'ndaki sistem karmaşıklık, esneklik, doğruluk ve kapsam açısından diğerlerinden daha ileridedir.

Gerçek bir petrol sahası simülasyonunda yirmi yıllık dönemde yüzey depolama tanklarındaki petrol miktarı, geleneksel sistemlere göre yüzde 59 arttı. Sistem üretim artışı yanında bakım ve onarım giderlerini de düşürür, üretim kesintilerini önler ve saha işletmesini otomatik yönetir. Düşük ve yüksek basınçlı bütün sahalarda kullanılabilir.

Fadaei, çok fazlı ayırıcı tasarımının petrol sektörünün en karmaşık alanlarından biri olduğunu, sadece sınırlı sayıda uluslararası firmanın bu bilgiye sahip olduğunu söyledi. Tasarım bilgileri gizli tutulur.

Araştırmada mevcut yarı deneysel bağıntılar kullanılarak birkaç laboratuvar ayırıcısı tasarlandı ve test edildi. Bağıntıların hata payı yüksek çıktığı için yeni bağıntı ve denklemler çıkarıldı. Bu sonuçlar uluslararası dergilerde makale olarak yayınlandı.

Çok fazlı sıvı-gaz akış devresi yerli ekipmanla kuruldu. Çeşitli sensör ve kontrol cihazlarıyla laboratuvar ölçekli akıllı sistem geliştirildi. "Hardware in the Loop" yöntemi kullanıldı. Sistem önce küçük ölçekte test edildi, ardından gerçek boyutlu simülasyon ortamında değerlendirildi. Laboratuvar aşamasından sonra saha ölçeğinde de başarılı sonuçlar alındı. Modelin geliştirilmesi sürüyor.

Teknolojinin en önemli uygulama alanı petrol ve gaz sektörüdür. Çalışmanın bütün bölümleri yenilik içeriyor. Sonuçlardan on beş bilimsel makale ISI ve bilimsel-araştırma dergilerinde yayınlandı. Bunlardan biri Nature yayınlarından Scientific Reports'ta yer aldı.

Sistemin kolay kullanımı, gürültü ve işletme bozukluklarına dayanıklılığı, düşük ve yüksek basınçlı rezervuarlarda çalışabilmesi, yerli teknoloji olması ve ulusal ile uluslararası düzeyde yenilik getirmesi diğer öne çıkan özelliklerdir.