Система регулирования технологического режима установки низкотемпературной сепарации газа

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕБИЯ Своз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 231178 (21) 2688360/23-26 (51) М фЛ с присоединением заявки Но(23) Приоритет -Г 25 3 3/08ь 05 0 27/00 Государственный комитет СССР ио делам изобретений и открытий(038,8) Дата опубликования описания 15,1080(54) СИСТЕМА РЕГУЛИРОВ РЕЖИМА УСТАНОВКИ СЕПАРАЦИИАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГОНИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙГАЗА 1Изобретение относится к устройствам автоматического управления и регулирования технологических процессов и может быть использовано в газодобывающей промышленности на 5 газоконденсатных месторождениях, обус троенных установками низкотемпературной сепарации (НТС) газа.Известна система регулирования технологического режима установки 10 НТС, содержащая каплеотделитель, теплообменник, ниэкотемпературный сепаратор и разделительную емкость, соединенные между собой трубопроводами, а также регулятор температуры газа, 15 вход которого связан с датчиком температуры, установленным на линии пред варительно охлажденного газа, а выход - с исполнительным механизмом, установленным на байпасной,линии 20 теплообменника, регулятор давления газа "до себя", установленный иа линии предварительно. охлажденного газа и дозирово .ный насос ингибитора гидратообразования (например, метанола 25 или диэтиленгликоля)Данная система не обеспечивает поддержание оптимальной температуры сепарации и минимально-необходимого расхода ингибитора гидратообразова 2ния, При неизбежных изменениях гаэопотребления давление в низкотемпературном сепараторе изменяется. Это приводит к изменению перепада давл ния на регуляторе давления газа 1 до себя" и соответственно к измене;-ию температуры газа в низкотемпературном сепараторе. Изменение температуры окружающего воздуха также приводит к изменению температуры в сепаратор-.: и во входной линии.Стабилизация давления газа перец регулятором давления не обеспечивает заданный расход газа через установ" ку НТС, так как при изменении пластового давления и гидравлических сопротивлений приэабойной эоны пласта, скважин и шлейфов расход газа изменяется. Нестабильность параметров тре" бует соответствующего изменения расхода ингибитора гидратообразования.Наиболее близкой по технической сущности к изобретению являетсн систе ма автоматического регулирования технологического режима установки НТС,. содержащая каплеотделитель, теплообменник, ниэкотемпературный сепара" тор и разделительную емкость, соединенные между собой трубопроводами, а также регулятор температуры газа,вход которого связан с первым датчиком температуры, установленным на линии выхода газа из ниэкотемпературного сепаратора, а выход - с исполнительным механизмом установленным на байпасной линии теплообменника, . регулятор расхода газа, вход которого соединен с датчиком расхода газа, установленным на выходной линии, а выходс исполнительным механизмом, установленным на линии предварительно охлаж" денного газа, регулятор расхода ингибитора гидратообраэования, пер" вый вход которого соединен с датчиком расхода, установленным на. линии ингибитора гидратообраэования,а выход с исполнительным механизмом," установ ленным на той же линии, при этом второй вход регулятора расхода ингибитора гидратообразования соединен с выходом вычислительного блока, ко входу которого подключены датчик расхода газа, 20 первый датчик температуры, второй датчик температуры, установленный на входной линии, первый и второй датчики давления, установленные, соответственно, на.линии выхода газа из ниэкотемпературного сепаратора и на входной линии, а также датчик концентрации, установленный на линии ингибитсра гидратообразования Е 2 Д .В процессе эксплуатации установки НТС ее характеристика, представляющая собой зависимость прибыли от температуры сепарации, изменяется. Это связано с изменением пластового давления по мере отбора газа иэ пласта, с изменением режимов работы скважин, к которым подключена установка НТС, с изменением состава газа во времени и при подключении к установке новых скважин и по другим причинам. Поэтому оптимальное значение температуры се парации, обеспечивающее получение максимальной прибыли, не остается постоянным, оно со временем "дрейфует" случайным образом. Для его определения периодически находят упомянутую выше характеристику установки НТС и корректируют задание регулятору температуры. В промежутках времени между корректировкой задания регулятор температуры поддерживает оптимальное значение с большой погрешностью. При этом чем больше интервал времени между корректировкой задания регулятору температуры, тем меньше точность поддержания оптимальнойтемпературы сепарации.55В этом недостаток данной системы.Целью изобретения является повышение точности поддержания оптимальной температуры сепарации.Эта цель достигается тем,что еО система дополнительно содержйт датчик расхода конденсата, установленный на линии эыхода конденсата, и второй вычислительный блок, к первому и второму входам которого подключены соот- у ветственно датчики расхода конденсата и ингибитора гидратообразования, а выход второго вычислительного блока соединен с входом регулятора температуры газа.Принципиальная схема автоматичес кой системы регулирования технологического режима установки НТС приведена на чертеже.Системасодержит каплеотделитель теплообменник 2, низкотемпературный сепаратор 3, разделительную емкость 4, первый датчик 5 и регулятор температуры газа б, датчик 7 и регулятор расхода газа 8, установленные на выходной линии 9. Регулятор температуры газа б подсоединен к исполнительному механизму 10 на байпасной линии 11 теплообменника 2, а регулятор расхода газа 8 - к исполнительноМу механизму 12 на линии 13 предваритель но охлажденного газа иэ теплообменника 2. Система включает в себя датчик 14 и регулятор расхода ингибитора 15, к входу которого подсоединен выход первого вычислительного блока 1 б. К входу первого вычислительного блока 1 б подключены датчик расхода газа 7, первый 5 и второй 17 датчики температуры, первый 18 и второй 19 датчики давления, установленные соответственно на линии 20 выхода газа иэ низкотемпературного сепаратора 3 и на входной линии 21, на линии 22 ингибитора гидратообразования - датчик концентрации 23 и исполнительный механизм 24, соединенный с регулятором расхода ингибитора 15.Система содержит также датчик расхода конденсата 25 и второй вычислительный блок 26, к первому и второму входам которого подключены, соответственно, датчики 25 и 14 расхода конденсата и ингибитора гидратообразования, а выход второго вычислительного блока 2 б соединен со вторым входом регулятора температуры б.Автоматическая система работает следующим образом.Текущие значения температуры сепарации, расхода газа через установку НТС и расхода ингибитора гидратообраэования, определяющие технологический режим .установки НТС, измеряются датчиками 5, 7 и 14, соответственно, температуры, расхода газа и расхода ингибитора гидратообразования. Сигналы, пропорциональные текущим значениям этих параметров, поступают,на первые входи регуляторов, соответственно, температуры б, расхода газа8 и расхода ингибитора гидратообразования 15. На вторые входы этих регуляторов поступают сигналы, пропорциональные заданным значениям соответствующих технологических параметров. При При этом на второй вход регулятора расхода газа 8 сигнал поступает отручного задатчика или главного регулятора данления (на чертеже не показаны), а на второй вход регуляторарасхода ингибитора гидратообразования 15 - от первого вычислительногоблока 16, который по измеренным(при помощи датчиков 5,18,7,19,17,23)5значениям температуры и давления сепарации, расхода газа через установку НТС, давления и температуры газаво входной линии 21, концентрацииингибитора гидратообразования определяет минимально-необходимый расходингибитора гидратообразонания. Вычисление этого расхода осуществляетсяуже по известному алгоритму.Каждый регулятор расхода 8 и 15 1реагирует на отклонение текущего значения, соответственно расхода газа ирасхода ингибитора гидратообразования, от заданного значения и отрабатыйает регулирующее воздействие на 20исполнительные механизмы 12, 24 дотех пор, пока величина отклонения нестанет равной нулю. Таким. образом,расход газа через .установку НТСподдерживается на заданном значении,а расход ингибитора гидратообразова-.ния - на минимально-необходимом значении, определяемом при помощи первого вычислительного блока 16.Заданное значение регулятору температуры газа б формирует второйвычислительный блок 26. Его функциональное назначение - определение прибыли и поиск оптимальной температурысепарации.Текущая прибыль определяется поизмеренным (при помощи датчика 14и 25) значениям расхода ингибиторагидратообразования и конденсата поформулеП = Ц Ц с 1 (руб/ч), (1) 40где ЦЦ- цена койденсата и ингибитора гидратообразования,руб/кг,ц О- расход конденсата и ингибитора гидратообразования, кг/ч,Поиск оптимальной температуры сепарации осуществляется например, поизвестному алгоритму Гауса-Зейделя,сущность которого состоит в следующем. В качестве начальной точки поис"ка второй вычислительный блок 26 принимает, например, максимально допустимую температуру сепарации. Ее значение вводится в виде задания регулятору температуры 6 Последний сравнивает текущее значение температуры,измеренное датчиком температуры 5,с заданным и в случае их неравенствавоздействует на исполнительный механизм 10 до тех пор, пока их значения 60не станут одинаковыми, Через некоторое время 7 после выдачи задания регу-лятору температуры б второй вычислительный блох 26 определяет по формуле(1) значение прибыли и уменьшает на 65 величину Ь 8 заданное значение температуры.Задержку времени с выбирают наоснове экспериментальных данных такчтобы времябыло больше временипереходного процесса регулирования,которое для действующих установокНТС составляет 0,2-0,6 ч, Приращениетемпературы ЬО выбирают из условияобеспечения требуемой точностиопределения оптимальной температуры.Если погрешность используемого регу"лятора 6 достигает, например 1 фС, тознач". ниеЬВ целесообразно принятьравным 1 С.После окончания второго переходного процесса регулирования, т.е.через время Т , второй вычислительный блок 26 определяет новое значениеприбыли и величину ее приращенияЬП-П; - П- , где П П- - прибыль,на -м и на 1-1-и шаге.Если ьП 4 О,вычислительный блокприбавляет к текущему заданному значению температуры величину Ь 8 и,если полученное значение не большемаксимально допустимой температурысепарации, выдает его в виде задания регулятору температуры б, иначе -выдает заданное значение, равноемаксимально допустимой температуре.Если Ь П) О,вычислительный блок 26уменьшает текущее значение температуры на величину АР , делает задержку вычислений на время, затемопределяет прибыль и приращение Ь П,Процесс уменьшения заданного значения температуры сепарации продолжается до тех пор, пока приращение при".были не станет отрицательным. Этосвидетельствует о том, что на предыдущем шаге прибыль достигала максимального значения Поэтому после получения Л ПО, второй вычислительныйблок 26 увеличивает текущее заданноезначение температуры на ЬО .Если Ь П), О,заданное значение температуры продолжает увеличиваться до техпор,пока знак приращения не изменитсяна противоположный.Так осуществляется поиск и поддержание температуры сепарации,Если н пределах допустимых значенийтемпературы сепарации нет экстремальной точки, второй вычислительный блок26 выводит заданную температуру наодно из граничных значений. Так,если наибольшая прибыль достигаетсяпри минимально допустимой температуре,то значение последней принимается вкачестве заданного, И наоборот, еслинаибольшая прибыль достигается примаксимально допустимой температуре,то ее значение принимается в качестве заданного.Технико-экономическое преимущество предложенной системы состоит нтом, что при изменении характеристикиустановки НТС система автоматическисф,ффффф771422" "8 Формула изобретения1 О Составитель Т, ЧулковаРедактор Е. Хорина Техред И.Кузьма Корректор Н. Григору ж 575венногоретений35, Рауш пис аказ ббб 7/49 Ти ВНИИПИ Государ по делам из 113035, Иосква, омитета СССРоткрытийкая наб., д. 4/5 ППП "Патент"г. Ужгород, ул. Проектна и находит и поддерживает оптимальноезначение температуры сепарации. Благодаря этому увеличивается прибыль,Экономический эффект от использования данной системы приводит кувеличению технологической составляющей прибыли, которая достигаеториентировочно 5-8,Система регулирования техноло - гического режима установки ниэкотемпературной сепарации газа, содержащая датчик и регулятор расхода ингибитора гидратообразования, вход 15 которого соединен с выходом первого вычислительного блока, связанного с датчиком расхода газа, первым ивторым датчиками температуры, первым и вторый датчиками давления, установ О ленными соответственно на линии выхода газа иэ сепаратора и входной линии, датчиком концентрации ингибитора, а выход регулятора расхода ингибитора соединен с исполнительным механизмом линии ингибитора, регулятортемпературы газа и регулятор расходагаза,связанные с исполнительными механизмами соответственно на байпаснойлинии теплообменника и на линии предварительно охлажденного газа, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения точности поддержания оптимальной температуры сепарации, системацополнительно содержит датчик расходаконденсата и второй вычислительныйблок, к первому и второму входам которого подключены соответственно датчикирасхода(конденсата и ингибитора гидратообразования, а выход второго вычислительного блока соединен с входомрегулятора температуры газа.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. И 1 дд 1 оа О .ои ТеврегацгеЯерагай 1 оп, Рейго 1 ецщ Епд. РеЬгцаг,1957, р 20-23,2.Тараненко Б.Ф. и др.Автоматическое управление газопромысловыми объектами, И., "Недра",1976, с. 109-113.