دانشگاه شیراز
دانشكده الکترونیکی
پایاننامه کارشناسیارشد
گرایش ابزاردقیق و اتوماسیون در صنعت نفت
عنوان
عنوان پایان نامه – پیش بینی نرخ خوردگی و ثابت سرعت سایش در لوله مغزیهای گاز با بهره گرفتن از شبکه عصبی
استاد راهنما
دکتر فریدون اسماعیلزاده
دکتر مهران یزدی
استاد مشاور
دکتر سیروس جوادپور
دکتر علیرضا روستا
شهریور1392
برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود
(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)
تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :
(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)
چكیده
خوردگی پدیدهای است که به علت تأثیر عوامل مختلف، پیچیدگی بسیار زیادی دارد و به راحتی قابل مدلسازی نیست. جهت پیشبینی و مدلسازی خوردگی به واکنشها و فرآیندهای فیزیکی، شیمیایی و الکتروشیمیایی آن توجه میشود و مدلسازی بر اساس آن انجام میگیرد. با وجود موفقیتهایی که این مدلها داشتهاند، لیکن به علت تعدد عوامل تأثیرگذار که بعضا ناشناخته نیز هستند، نیاز به مدلهایی است که با دقت بیشتری این پدیده را مدلسازی و پیشبینی کنند. ضمنا، صنایع نفت و گاز خصوصا صنایع بالادستی همواره با معضل پدیده سایش/خوردگی مواجه بوده است و علاوه بر محدودیتهای ذاتی موجود در مخزن که بر توان تولید چاههای تولیدی گاز هر مخزن اثر میگذارد، محدودیت سرعت سیال در رشته تولیدی چاه به منظور پیشگیری از پدیده سایش/ خوردگی یکی دیگر از عوامل تعیین کننده ظرفیت تولیدی یک چاه گازی میباشد. یک روش معمول برای بدست آوردن سرعت تولید استفاده از رابطهی پیشنهاد شده توسط استاندارد API RP 14E است. در این رابطه فاکتور C،که همان ثابت سرعت سایش است، در شرایط مختلف توسط استاندارد پیشنهاد شدهاست. تجربه نشان داده که پیشنهاد این استاندارد در بسیاری موارد محافظهکارانه است.
هدف از این تحقیق پیشبینی نرخ خوردگی توسط شبکه عصبی و همچنین ثابت سرعت سایش توسط شبکههای عصبی مصنوعی است و پیشنهاد عددی مناسب برای ثابت C با بهره گرفتن از دادههای میدانی از چاههای گازی مورد بحث است، بنحوی که پدیدهی سایش/خوردگی اتفاق نیافتد.
واژههای کلیدی:
شبکه عصبی، خوردگی فلزات، ثابت سایش، لوله مغزی، چاه گازی
فهرست مطالب
عنوان صفحه
1-2 فعالیت های پیشین و تاریخچه تحقیق.. 11
2-4 الگوریتم های یادگیری.. 23
2-5-1 الگوریتم پس انتشار خطا 25
2-6-1 ساختار شبکه عصبی شعاعی.. 30
2-6-2-1 تعیین موقعیت مراکز. 35
2-6-2-2 تعیین انحراف استاندارد. 37
2-6-2-3 آموزش ماتریس وزن لایه خروجی… 38
3-1 مقدمهای بر سیستمهای فازی.. 40
3-2 اجزاء پایه سیستم استنتاج فازی(FIS) 45
3-2-1-1 ویژگی های مجموعه قواعد.. 45
3-2-2-1 استنتاج مبتنی بر ترکیب قواعد.. 47
3-3-1 غیرفازیساز مرکز ثقل.. 49
3-3-2 غیرفازیساز میانگین مراکز. 49
فصل چهارم: سیستم های استنتاج فازی-عصبی تطبیقیANFIS)). 52
5-2 طراحی سیستم های آلی ضدخوردگی.. 68
5-3 خوردگی در تأسیسات نفت و گاز 70
5-3-1 خوردگی توسط گاز خورنده دی اكسیدكربن.. 71
5-3-2 خوردگی توسط مایعات خورنده مخازن نفتی.. 73
5-3-3 خوردگی توسط گاز خورنده سولفید هیدروژن.. 73
5-4 خوردگی در سیستم های سه فازی چاه ها و لوله های گاز و روش های کنترل آن.. 77
5-4-1 روش های کنترل خوردگی.. 77
5-4-1-1 بازدارنده های خوردگی… 78
فصل ششم: پدیده ی سایش در سیستم های تولید هیدروکربن.. 88
6-1 فرایند سایش در چاه های تولیدی نفت و گاز 89
6-2-3 آسیب پذیری تجهیزات در برابر پدیده سایش: 90
6-3-2-2 فلزات هادی و مواد مرسوم دیگر. 92
6-3-2-3 مواد ویژه مقاوم در برابر سایش….. 93
6-4 سایش ناشی از ماسه یا ریز ذرات… 94
6-4-1 تولید ماسه و انتقال آن.. 94
6-4-2 اندازه، شکل و سختی ذرات جامد. 96
6-6 سایش ناشی از اصابت قطرات مایع.. 98
6-8 سایش ناشی از ذرات جامد در زانویی ها 101
6-9 سایش ذرات جامد در اتصالات Tشکل یکسر بسته. 103
6-10 روش های پایش، جلوگیری و مدیریت پدیده سایش…. 104
6-10-1 تکنیک های مدیریت سایش…. 105
6-10-1-3 جداسازی و حذف ماسه از جریان.. 106
6-10-1-4 دستورالعمل و پیش بینی سایش….. 107
6-10-1-5 ارزیابی ضخامت دیواره. 109
6-11 ابزارهای پیش بینی سایش و مروری بر تحقیقات صورت گرفته. 110
6-11-1 مروری بر مهمترین استانداردها در طراحی خطوط لوله و مدیریت سایش…. 110
6-11-2 ابزارها و مدل های پیش بینی سایش…. 111
6-11-2-1 استاندارد API RP 14E.. 112
6-11-2-2 دیگر مدل های پیش بینی سایش….. 117
6-11-3 مقایسه مدل های پیش بینی سایش در زانویی ها 124
7-1-1 پیش بینی نرخ خوردگی با بهره گرفتن از شبکه عصبی.. 134
7-1-2 پیش بینی نرخ خوردگی با بهره گرفتن از ANFIS. 141
7-2 پیش بینی ثابت سرعت سایش…. 151
فهرست جدول ها
عنوان و شماره صفحه
جدول شماره 1: توابع فعالیت معمول.. 21
جدول شماره 2: سرعت حدی (سایش) اندازه گیری شده درآزمایشات اصابت ذرات مایع.. 119
جدول شماره 3: ضرایب همبستگی داده های ورودی.. 135
جدول شماره 4: ارزیابی معماری های مختلف شبکه عصبیMLP مورد استفاده در این تحقیق.. 140
جدول شماره 6: تعیین مؤلفه های سیال PGF بر طبق نقطه ی جوش…. 150
فهرست شکل ها
عنوان صفحه
شکل شماره 1: حداکثر دبی مجاز برای سیال فاقد ذرات جامد. 15
شکل شماره 2: حداکثر دبی مجاز برای سیال حاوی ذرات جامد. 16
شکل شماره 3: یک نرون تنها در شبکه عصبی]11[. 20
شکل شماره 4: الف) شبکه پیش خور چندلایه ب) شبکه بازگشتی.. 23
شکل شماره 5: نمودار روش توقف زودتر از موعد. 29
شکل شماره 6: ساختار شبکه عصبی RBF.. 30
شکل شماره 7: نرون شعاعی با یک ورودی.. 32
شکل شماره 8: منحنی نمایش تابع پاسخ یا تابع انتقال(تحریک) نرون شعاع با یک ورودی.. 32
شکل شماره 9: نرون شعاعی با دو ورودی.. 33
شکل شماره 10: منحنی نمایش تابع پاسخ یا تابع انتقال(تحریک) نرون شعاع با دو ورودی.. 33
شکل شماره 11: حفره های ایجاد شده در جریان مخلوط آب، دی اکسید کربن و ماسه]23[. 101
شکل شماره 12: مسیر حرکت ذرات جامد با اندازه های مختلف درون یک زانویی.. 105
شکل شماره 13: رابطهی بین α و F(α) ارائه شده توسط Huser و Kvernvold برای مواد هادی و شکننده 122
شکل شماره 14: مقایسه مدلهای پیش بینی سایش در یک زانویی 2 اینچ در جریان ماسه- متان.. 128
شکل شماره 15: مقایسه مدلهای پیش بینی سایش در یک زانویی 2 اینچ در جریان ماسه-مایع.. 130
شکل شماره 16: مقایسه مدلهای پیشبینی سایش در یک زانویی 2 اینچ برای جریان ماسه-هوا 132
شکل شماره 17: هیستوگرام خطا و پاسخ شبکه به داده های آموزش برای ساختار 1-12-4.. 141
شکل شماره 18: هیستوگرام خطا و پاسخ شبکه به داده های ارزیابی برای ساختار 1-12-4.. 142
شکل شماره 19: هیستوگرام خطا و پاسخ شبکه به داده های تست برای ساختار 1-12-4.. 143
شکل شماره 20: هیستوگرام خطا و پاسخ شبکه برای همه ی داده ها در ساختار 1-12-4.. 143
شکل شماره 21: ضریب همبستگی و منحنی کارایی شبکه. 144
شکل شماره 22: هیستوگرام خطا و پاسخ شبکه به داده های آموزش برای شبکه با ساختار 1-5-4.. 152
شکل شماره 23: هیستوگرام خطا و پاسخ شبکه به داده های آموزش برای شبکه با ساختار 1-5-4.. 153
شکل شماره 24: هیستوگرام خطا و پاسخ شبکه به داده های تست برای شبکه با ساختار 153
فصل اول: مقدمه
1-1 معرفی کل تحقیق
یکی از مباحث مهم علمی، فنی و اقتصادی، مسألهی خوردگی فلزات و حفاظت تأسیسات فلزی است. بررسی مبحث خوردگی چندان ساده نیست و با همه پژوهشهای انجام شده، هنوز عوامل آنها به درستی شناخته نشده است. به غیر از بکارگیری علوم شیمی برای مقابله با خوردگی، استفاده از سایر علوم در کنترل و پیشبینی خوردگی و استفاده از نتایج آن در تعمیرات تجهیزات فلزی از اهمیت ویژهای برخوردار است. مسألهی خوردگی در صنایع نفت و گاز به دلیل داشتن ترکیبات خوردنده به شکلی جدیتر از صنایع دیگر شده است. عدم توانایی در پیشبینی نرخ خوردگی باعث میشود که زمانهای خرابی ناشی از آن نیز قابل پیشبینی نباشد که این موضوع تیمهای نگهداری و تعمیرات را دچار مشکل میکند.
تاکنون روشهای مختلفی برای مواجه با این پدیده استفاده شدهاست. مدلسازی خوردگی میتواند در شناخت بیشتر و پیشبینی مسائل برآمده از آن مؤثر باشد. دراین مدلسازیها، بیشتر از روشهای مکانیستیک با تکیه بر پیشینهی تیوریک خوردگی و فرمولهای ریاضی بوده است، اما به دلیل پیچیدگی ذاتی این پدیده، این روشها موفقیت زیادی نداشتهاند.
به دلیل پیچیدگی ذکر شده و تعدد عوامل شناخته شده و ناشناختهی تأثیرگذار بر این پدیده به نظر میرسد میتوان از روشهای داده محوری چون شبکه عصبی برای پیشبینی نرخ خوردگی استفاده کرد، البته به شرطی که داده با اندازه کافی در این زمینه موجود باشد.
این تحقیق بر مبنای استفاده از تواناییهای شبکههای عصبی برای پیشبینی نرخ خوردگی بنا نهاده شده است و بدین منظور از اطلاعات جمعآوری شده از میادین گازی تحت پوشش شرکت بهرهبرداری زاگرس جنوبی استفاده شده است.
از مباحث مهم دیگر که از اهمیت ویژه در صنایع گاز برخوردار است، پدیدهی سایش/ خوردگی میباشد. پدیده سایش در چاههایی که دارای سرعت جریان بالا و یا همراه با ذرات جامد معلق در سیال تولیدی باشد، بسیار محتمل است. حتی در شرایط عاری از شن و یا سرویسهای تمیز که شدت تولید شن حدود چند پوند در روز است، خسارات ناشی از سایش، در سرعتهای تولیدی بالا بسیار زیاد است. در صنعت، از روابط اصلاح شده تنشبرشی مانند رابطهی ارائه شده توسط استاندارد ، برای پیشبینی سرعت سایش استفاده میشود.
که در آن
Ve: سرعت سایشی سیال (فوت بر ثانیه)
: جرم حجمی مخلوط گاز و مایع در فشار و دمای عملیاتی (پوند بر فوت مکعب)
: ضریب تجربی (بدون واحد)
محدودیتها و مشکلات کاربرد معادله (1-1) برای چاهها بیشتر مربوط به مقدار ثابت “” میباشد. استاندارد API RP 14E پیشنهاد میکند که برای چاههای که تولید شن ندارند و همچنین چاههایی که با لوله مغزی از جنس آلیاژ CRA (آلیاژ مقاوم در مقابل خوردگی)، استفاده میکنند، مقادیر 150 تا 200 برای ثابت “” مد نظر قرار گیرد. اگر شن یا ماسه همراه با سیال تولید شود “” را عدد 100 در نظر میگیرند.
امروزه پس از گذشت سالها از پیدایش استاندارد API RP 14E، ناکارآمدی آن بر همگان مشخص شده است. ثابتC” ” در استاندارد API RP 14E در مواردی بسیار محتاطانه در نظر گرفته شدهاست. در این پژوهش به پیشبینی ثابت سرعت سایش (ضریب تجربی C) میپردازیم. بدین منظور از اطلاعات جمعآوری شده از میادین گازی تحت پوشش شرکت بهرهبرداری زاگرس جنوبی استفاده شدهاست.
تعداد صفحه : 171
قیمت :14700 تومان
بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد
و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.
پشتیبانی سایت : * asa.goharii@gmail.com
در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.
در صورتیکه با پرداخت آنلاین مشکلی دارید می توانید مبلغ مربوط به هر فایل را به شماره کارت 6037991199500590 به نام خيريه محک واريز کرده و تصوير پرداختي و عنوان فايل درخواستي را به ایمیل asa.gohari@gmail.com
ارسال کرده تا فايل برایتان ارسال شود.