ПРИМЕНЕНИЕ СТАТИСТИЧЕСКИХ МЕТОДОВ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА НЕФТИ Джумагазиева Ш.К.

Каспийский государственный университет технологий и инжиниринга имени Ш. Есенова


Номер: 5-1
Год: 2015
Страницы: 62-66
Журнал: Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук

Ключевые слова

показатели качества нефти, статистические методы, автокорреляционная функция, indexes of quality of oil, statistical methods, autocorrelation function

Просмотр статьи

⛔️ (обновите страницу, если статья не отобразилась)

Аннотация к статье

Применение статистических методов, а именно, автокорреляционной функции, для характеристики процессов изменения контролируемых показателей нефти - весьма действенный путь разработки новой технологии и контроля качества продукции и производственных процессов нефтедобывающих предприятий.

Текст научной статьи

Нефть - это смесь свыше 1000 разных веществ (правда, большинство из них представлено в ничтожных количествах). В первую очередь в состав нефти входят различные насыщенные, ненасыщенные, алициклические, ароматические углеводороды разнообразного строения. Кроме того, в состав нефти могут входить и кислородсодержащие соединения (прежде всего, кислоты, фенолы), а также соединения серы (сульфиды, дисульфиды, меркаптаны R-SH, тиофен и его производные), азота (различные азотсодержащие гетероциклы, например пиридин C5H5N), других элементов. В химическом отношении нефть - сложная смесь углеводородов (УВ) и углеродистых соединений. Она состоит из следующих основных элементов: углерод (84-87%), водород (12-14%), кислород, азот, сера (1-2%), показано на рисунке 1. Содержание серы может доходить до 3-5%. В нефти выделяют следующие части: углеводородную, асфальто-смолистую, порфирины, серу и зольную. В каждой нефти имеется растворенный газ, который выделяется, когда она выходит на земную поверхность. Рис. 1. Химический состав нефти Повышение качества нефти - является основным направлением деятельности нефтедобывающих предприятий. Одна из основных задач контроля - это определение показателей качества нефти. Определение показателей качества - обычная измерительная задача, которая может решаться инструментальным или экспертным методом. Все методы определения показателя качества нефти указаны в СТ РК 1347-2005 «Нефть. Общие технические условия». К показателям качества нефти относятся: Плотность - один из наиболее общих показателей, характеризующий свойства нефти, измерение которого предусмотрено стандартами различных стран. По плотности можно ориентировочно судить об углеводородном составе различных нефти, поскольку ее значение для углеводородов различных групп различна. Например, более высокая плотность указывает на большее содержание ароматических углеводородов, а более низкая - на большее содержание парафиновых УВ. Плотность используется при расчете массы продукта, занимающего данный объем, и наоборот, объема продукта, имеющего определенную массу. Массовая доля механических примесей - присутствие механических примесей объясняется условиями залегания нефти и способами их добычи. Механические примеси нефти состоят из взвешенных в ней высокодисперсных частиц песка, глины и других твердых пород, которые, адсорбируясь на поверхности глобул воды, способствуют стабилизации нефтяной эмульсии. При перегонке нефти примеси могут частично оседать на стенках труб, аппаратуры и трубчатых печей, что приводит к ускорению процесса износа аппаратуры. В отстойниках, резервуарах и трубах при подогреве нефти часть высокодисперсных механических примесей коагулирует, выпадает на дно и отлагается на стенках, образуя слой грязи и твердого осадка. При этом уменьшается производительность аппаратов, а при отложении осадка на стенках труб уменьшается их теплопроводность. Массовая доля механических примесей до 0.005% включительно оценивается как их отсутствие. СТ РК 1312-2004 также устанавливает массовую болю механических примесей в нефти, которая может быть не более 0.05%. Сера и ее соединения - постоянные составляющие части сырой нефти. По химической природе - это соединения сульфидов, гомологов тиофана и тиофена. Кроме указанных соединений, в некоторой нефти встречаются сероводород, меркаптаны и дисульфиды. Меркаптаны или тиоспирты - легколетучие жидкости с чрезвычайно отвратительным запахом; сульфиды или тиоэфиры - нейтральные вещества, нерастворяющиеся в воде, но растворяющиеся в нефтепродуктах; дисульфиды или полисульфиды - тяжелые жидкости с неприятным запахом, легко растворяющиеся в нефтепродуктах, и очень мало в воде; тиофен - жидкость, не растворяющаяся в воде. Соединения серы в нефти, как правило, являются вредной примесью. Они токсичны, имеют неприятный запах, способствуют отложению смол, в соединениях с водой вызывают интенсивную коррозию металла. Особенно в этом отношении опасны сероводород и меркаптаны. Они обладают высокой коррозийной способностью, разрушают цветные металлы и железо. Поэтому их присутствие в товарной нефти не допустимо. Точность метода определения серы согласно СТ РК 1321-2004. Вязкость - важнейшей физической константой, характеризующей эксплуатационные свойства котельных, дизельных топлив и других нефтепродуктов. Особенно важна эта характеристика для определения качества масленых фракций, получаемых при переработке нефти и качества стандартных смазочных масел. По значению вязкости судят о возможности распыления и перекачивания нефтепродуктов, при транспортировке нефти по трубопроводам, топлив в двигателях и т.д. В процессе добычи нефти имеется множество факторов, способных оказать влияние на ее качество. Возможны отклонения в дозировке материалов, вариации температуры и многое другое. Нельзя исключать из рассмотрения и субъективный фактор со стороны исполнителей. Для обеспечения повышения качества нефти, а также оптимального расходования средств, необходима система контроля и испытаний нефти и нефтепродуктов. Применение статистических методов - весьма действенный путь разработки новой технологии и контроля качества продукции и производственных процессов. Статистические методы являются основой для эффективного распознавания проблем и их анализа. Таким образом, можно добиться полной картины о возможных причинах проблем. Устанавливаются приоритеты и на основе фактов принимаются решения. Основной задачей статистических методов контроля является обеспечение производства пригодной к употреблению продукции и оказание полезных услуг с наименьшими затратами. Одним из основных принципов контроля качества при помощи статистических методов является стремление повысить качество продукции, осуществляя контроль на различных этапах производственного процесса. При осуществлении контроля качества производится обязательный сбор данных, а затем их обработка. Для этого необходимо [1]: а) определить состав производственных проблем, подлежащих решению с помощью статистических методов. б) определить цель сбора информации: • контроль и регулирование производственного процесса; • анализ отклонений от установленных требований; • контроль продукции. в) выявить характер сравнений, которые нужно произвести, и типа данных, которые нужно собрать: • необходимо определить назначение собираемых данных; • определить количество и размер выборок используемых данных; • проводить разделение данных на несколько подгрупп по определенному признаку (стратификация). г) упорядочить данные для облегчения их последующей обработки. д) провести регистрацию данных должна происходить таким образом, чтобы их легко было использовать. В случае необходимости постоянного сбора данных нужно заранее разработать стандартные формы регистрации данных. Систематизация, обработка и исследование такого большого числа данных с помощью различных методов с целью выявления определенных закономерностей, которым они подчиняются, называется статистической обработкой; данные при этом называются статистическими данными, а применяемые методы - статистическими методами. Обычно для обработки и анализа данных используют не один, а несколько статистических методов. Это иногда позволяет получить ценную информацию, которая при анализе разброса данных только одним методом может ускользнуть. Решение проблемы осуществляется в ходе следующих семи этапов: 1. Поиск проблемы: выявление конкретной проблемы; 2. Наблюдения: внимание в суть проблемы; 3. Анализ: отыскание главных причин; 4. Проведение мероприятий: осуществление действий по устранению причин; 5. Проверка: подтверждение эффективности действий; 6. Стандартизация: постоянное устранение причин; 7. Окончание работы: оценка действий и планирование дальнейшей работы. Как уже отмечалось выше, показатели качества нефти зависят от многочисленных факторов, которые подвержены случайным колебаниям, меняются в процессе производства и, следовательно, приводят эти показатели случайным и систематическим изменениям. Это вызывает необходимость в постоянном контроле показателей качества. Особое значение приобретает постоянный контроль большого количества показателей при внедрении средств вычислительной техники и автоматизированных систем управления. К тому же, отбор проб для испытаний и сами испытания достаточно длительные процессы. Как правило, результаты испытаний становятся известными через 1,5-2 ч после отбора проб. Таким образом, управление качеством нефти может осуществляться только со значительным запаздыванием. Чтобы уменьшить составляющие погрешности определения показателя качества, обусловленную запаздыванием. Нужно определять не только мгновенные значения показателя качества, но и оценивать тенденцию их изменения во времени. Иными словами, в связи с трудоемкостью и длительностью испытания нефти очень важно производить оценку возможных значений показателей качества в будущие моменты, т.е. прогнозировать значения показателей до следующего испытания путем экстраполяции. При этом возникают следующие задачи: - установление связи характеристик точности экстраполяции с частотой контроля; - определение необходимой частоты контроля. Последняя задача обусловлена тем, что завышенная частота контроля ведет к непроизводительному увеличению затрат труда на испытания, а заниженная частота контроля может свести к минимуму результаты экстраполяции. Экстраполяция производится на основании результатов испытаний по определению показателя качества нефти и характеристик изменения этого показателя во времени [2]. Как указывалось в ряде работ, изменение во времени любых параметров (в том числе и показатели качества нефти) непрерывных технологических процессов могут быть описаны с помощью стационарных случайных функций. Для таких процессов изменение контролируемого параметра во времени принято характеризовать автокорреляционной функцией. Автокорреляционная функция характеризует степень зависимости между значениями контролируемого показателя качества в различные моменты времени t . Вопросы определения необходимой частоты контроля, гарантирующей требуемую точность контроля, рассмотрены. Однако для всех разработанных методов характерен недостаток: в них не учитывается зависимость между точностью измерения (или результата испытания) контролируемого параметра (показателя качества) и точностью его экстраполяции. Установим подобную связь для общего случая контроля любых параметров технологических процессов (в том числе измерение с помощь промышленных анализаторов), а затем покажем возможность применение выведенных зависимостей для случая контроля показателей качества нефти с помощью стандартизованных методов испытаний. За критерий при оценке точности экстраполяции принимается среднеквадратическое отклонение результата экстраполяции от действительного значения параметра в момент, на который производится экстраполяция. Обычно статистическая экстраполяция параметров технологического процесса осуществляется по формуле [3]: где, = - ; - ; - прогнозируемое значение параметра; - математическое ожидание значения параметра; - центрированное значение параметра; - результат измерения параметра; - коэффициенты уравнения; - число измерений параметра, на основании которых дается прогноз; =1, 2, ….,. Следовательно, период между определениями значений параметра должен находиться в пределах θ=0,5 - 4 ч. Осуществлять такую периодичность контроля качества нефти с помощь длительных стандартных методов испытаний, как правило, не представляется возможным. Поэтому эффективное управление качеством нефти возможно только при широком внедрении разнообразных по назначению автоматических анализаторов качества нефти.

Научные конференции

 

(c) Архив публикаций научного журнала. Полное или частичное копирование материалов сайта возможно только с письменного разрешения администрации, а также с указанием прямой активной ссылки на источник.