Slug regulering i tofasestrømning. Eksperimentell validering. Ingvald Bårdsen IKP Veileder : Sigurd Skogestad Medveiledere : Espen Storkaas og Heidi Sivertsen 09.12.2003

Motivasjon Flerfasetransport Riser-indusert slugging Kraftig slugging er uøkonomisk Aktiv regulering gir bedre lønnsomhet 09.12.2003

Bakrunn for oppgaven Konvensjonelle modeller for flerfase strøm er PDE baserte Espen Storkaas sin forenklede modell for riser-indusert slugging og eksperimentelt arbeid MiniLoop i liten lab-skala Stemmer forenklet modell med eksperimentelle data? 09.12.2003

Bygging av MiniLoop VT : Vanntank BT : Buffertank ST : Separator Slange FT.V : Ratemåler vann Pu : Pumpe S1/S2 : Slugsensor PT : Trykksensor V-1 : Reguleringsventil 09.12.2003

MiniLoop 09.12.2003

El.skap og slugsensor 09.12.2003

Ratemåler vann og pumpe 09.12.2003

Reguleringsventil og differensiell trykksensor 09.12.2003

Grafisk Programmering 09.12.2003

Grafisk brukergrensesnitt 09.12.2003

Eksperimentelle data p1 p2 09.12.2003

Kan unngå slugging ved: Å stenge ned ventilen Regulering PC p1 p2 Kan unngå slugging ved: Å stenge ned ventilen Regulering PT Ingen slugging Topside målinger? -P2 [barg] Q [m3/s] W [kg/s] pT [kg/m3] slugging Ventilåpning % 09.12.2003

Storkaas sin modell Modellen har tre tilstander: mG1, mL og mG2 Modellen beregner P1, P2, ρT, W og Q 09.12.2003

Resultater fra forenklet modell Bifurkasjonspunkt ~ 20% Systemet er ustabilt for ventil > 20% MÅL : Stasjonær strømning med regulering i ustabilt område => Det ustabile stasjonære området er viktigere enn det stabile området =>Operasjonspunkt : lav til medium ventil =>I tuningen : vektlagt tilpasning for lave ventilåpninger 09.12.2003

Regulerbarhetsanalyse Systemets poler: Operasjonspunkt for ventil : 30% Systemets nullpunkter : Krav for stabilitet med fornuftig ytelse: P1 : LHP zn=> god prosessvariabel P2 : ? ρT : RHP zn<0.9104 => NEI 09.12.2003 W og Q : LHP Kaskade

PI – regulering P1 Online regulering Storkaas sin modell Kp= -25bar-1 τI= 10 s τD= 0 SP= 0.12 barg MS=1.0387 MT=1.2619 Online regulering 09.12.2003

Oppsummering God måleverdi: P1 PI-regulator designet ved bruk av Storkaas sin forenklede modell stabiliserer strømningen 09.12.2003

Forslag til videre arbeid Analysere signalene fra slug-sensorene Bruke annen regulator (f.eks. LQG) Overføre programmet til Matlab og Simulink Anskaffe rimelig gassratemåler 09.12.2003

Takk til: Spørsmål? Espen Storkaas Heidi Sivertsen Sigurd Skogestad Statoil v/ Ingvild Berg og Torgrim Aas Spørsmål? 09.12.2003