Способ автоматического регулирования уровня раздела фаз нефть-вода в резервуарах подготовки нефти

(51) 5 С 05 П 9/1 ЕТЕН ЬСТВУ укт ивышениеДля этодействияя пропорно расия - и жности регулиро ния. ла в го мирова ос вод ьно сд е си сос твля гу отнмперату ел едего ения истрируещринынахождени р, регьшем а участке, бо ионной зоны в эму мент е в анном пол ии по высо талон еделен астк том ии вза Причем рреляциидианыффициенИз втоматиче жет быть и ческого по ния в заданном поло ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОЛИСАНИЕ К АВТОРСКОМУ СВ(46) 23,04,91. Бюл, Р 15 (71) Научно-исследовательский институт интроскопии Томского политехнического института(56) Авторское свидетельство СССР Н 518633, кл С 01 Р 23/24, 1976,Патент Великобритании Ф 2128340, кл, Г 01 Р 23/24, опублик, 1984, (54) СПОСОБ АВТОИАТИчЕСКОГР РЕГУЛИРОВАНИЯ УРОВНЯ РАЗДЕЛА ФАЗ НЕФТЬ - ВОДА В РЕЗЕРВУАРАХ ПОДГОТОВКИ НЕФТИ (57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике для автоматического поддерживания в заданном положении по высоте резервуара подготовки нефти зоны распада водое относится к техникего регулирования. и мользовано для автомативысоте резервуара подготовграницы раздела фаз нефть -жении поки нефтивода.Цель изобретения - повышение надежности регулирования уровня раздела фаз нефть - вода в резервуарах подготовки нефти,На фиг, 1 изображена структурная схема устройства для реализации .предлагаемого способа; на фиг, 2 - кривые распределения температур, заренефтяной смеси на н воду. Цель изобрете резервуара, и принимаемого з другого температурного распр регистрируемого на том же уч резервуара в следующий момен ни до получения находимого и максимального значения Функц имной корреляции максимума, максимум Функции взаимной ко определяется по положениюнайденного распределения ктов взаимной корреляции, 2 гистрированных в области раздела фаз нефть - вода вдоль внешней поверхности резервуара на участке, большем ширины змульсионного слоя, в момент нахождения его в заданном положении по высоте резервуара Тэ и на том же участке через заданный промежуток времени Тс, а также графщ: функцииих взаимной корреляции Кттз сНа фиг, 1 обозначены часть объема резервуара 1 подготовки нефти, слой нефти 2, слой воды 3, слой водонефтяной эмульсии и регистратор 5 распределения температур, устройство 6 визуализации, регулируемый клапан 7сброса воды, коррелометр 8 управляющее устройство 9 запоминающее устройство 10 и арифметическое устройство 11.Способ реализуетс;я следуощим об-.5разом,Задают положение границы разделаФаз нефть - вода по высоте резергуара 1 подготовки нефти ,Фиг. 1),поддержание которого в ходе регулирования исключает попадание нефти 2и воды 3 в соответствуощие сливныетрубопроводы, Закачиваемяя в резервуар 1 воланечтяяя смесь расслацва 15ется в нем по Глотности и образуетслои ней 11 2 и воды Зс:е;сдту которыМТТ цМС гдгГ МЕСТО ПЕ 1 д Ог 1 дг г ст Водо"гНЕСТЯ 11011 Э.т 7 Т тсд 111ггпПО ВЫСОС г".:;: В дР, г 1 СРОС ОГСТ 05 В 1 тРйс т т11 г т 1";1111 тцу 001 ЛСГВОдОбЕСтЕс.1 с . Кя.:.С,11.тт 1 дГ .СссЗСТТС.11 йПРОЦЕСС:.; Пгс;ТОВТ; ТЕ 1,тт ст -,;Сг ЕГЦ.Е Гря 1 цд яэд.Тс 1 яэ ,1 Од 1;с 1 ЬСИОН - НОй За:;Ы) Я 1,ЯГ Я 1-. отс".; ЯССТОЯНИ сТХ с; Су СЛКВ;:,Тдгсс Грт О ОПО Водя Мт3НЕФТИ 1 ВОЛЬ НО ВЫс-,оС т:ЕЗЕт 15 яОЕ.Зятек НОИВОдят 1 я 111 тс сэтЕтяфяз нет 111. - НОя в зя;.янов положениепо вьсоте тт:1 ервуяря 1,Ля этого наОСНОВ С З ЯсЕР Я СОС 1 аэа СРЕ;тЫ ЦЯ З ЯДЯННО 1 ЦоложЕТ 1 И ГРЯТ:1 ПЫ РЯЗДс.ла ФЯЗ35 НЕСТЬВОДа ИсТТдднсЗГ, ".тоСТРт;Т)ЗОМ ОПЧСКЯт ЕМОтй В ЦЕЗ ЕРВУ тоВгДОтт Удс Г - ВИТЕЛЬТОЙ;гэцтт,1 ТИбо Сбрг:. и с 11 ялцэя пробы среды нг зядя нем уОгцс. 1.;ОО средством цр Об Ос Г 0 ср1 ОТ: либ О пу- тЕМ ОтелвжИВЯННЯ 1 ОГОХг; .Я ЦС ГЫСОтЕ резервуара 1 темпера Гур НОТ О 1 ереиада ттмеопет с место 1 я Гр;цтте ряздеЛа фаэ ИЗМЕТЯЮт ВЕЛИ тИЦУ ОТТОКа ВО- ды в трубопэовод ее с,роса до тех пор, пока ня заданном уоовне це будет ЗафИКСЦРОВЯНО ЦЗМЕ:,ЕТЦС 1 ОптЕТГОЯЦИИд среды От слоя недти 2 к слою воды ОРИ ЭТОЬ В 1 тРС 11 ЕССг ОСУО 1 ЕС ГВЛЕНЦЯ способа добиваются соответсгвия поло- .50 женин центра зоны моцотоцного 1 зьенения температур в визуялизировянцой кривой соответствующего центру слоя водоне 4 тятой эмульсии 4 по высоте рс 55 зервуара 1, заданному положешно границы раздела аз регулированием клапана 7 .сброса воды Распределение температур вдоль внешней поверхности резервуара., граничащей со слоемводонефтяной эмульсии 4, носит монотонно изменяющийся характер, отображающий изменение концентрации средыот слоя нефти 2 к сою воды 3, Еслицентр зоны монотонного изменения температур располагается ниже заданного положения границы раздела Фаз, то,воздействуя вручную на дополнительныймеханизм регулируемого клапана 7 сброса. воды, добиваются увеличения ее оттока из резервуара,.что за счет притока водонефтяной смеси в резервуар 1со скважин эксплуатируемых месторождений способствует перемещению границыраздела фяз вверх по высоте резервуара в заданное положение, Если центрзоны монотонного изменения температур рясцоцягяс-тся вьше заданного поЛОжЕНИЯ ГРЯТТАтт РЯЗДС.Я фаэ, тО ВОЗдействием на регулируемьй клапан 7с;брося воды 1 Тобивяотся увеличения оттока поды из резервуара,ДатЕЕ В ПРОЦЕССЕ РЕаЛИЗаЦИИ СПО- соба выделяют участок в области заданной грянцць раздела фаз нефть вода, болтдп 1 ий ттиР 1 цть слОЯ ВоцонефтЯ- ной эмульсии 4, Выделяемый участок должен быть болье водоэмульсионногослоя как минимум на расстояние допустимого смешения его относительнозаданного положения в процессе регу 11 тровяцття. Затем регистрируют распределецие температур ця выделенном участке в точках 1. внешней поверхности резервуара с шагом Ь, определяемым требуемой точностью регулировашТЯ, запоминают зарегистрированное распределение в качестве эталонного Т ,1) (Фцг, 2) вновь регистрируютЭраспределение температур на том же участке резервуара Т (1) через загТданный промежуток времени ь, определяемый из выражения/ 1 гтЬКгде г - радиус резервуара подготовки неоти;Ь - расстояние между соседнимиточсяю регистрации темпераГУ 5 тсрецняя скорость поступленияводы в резервуар в составеводонефтяной смеси,допустимое число отсчетоврассогласования, соответст1644101 5вующее требуемой точностирегулирования.Величина Ь;К равна расстоянию, накоторое должен быть больше эмульси 5онного слоя 4 выделенный участокпо высоте резервуара вниз от положения раздела слоев 3 и 4 и вверх отположения раздела слоев 2 и 4,Для достижения более высокой точности регулирования период между регистрациями температур с, и расстояние между соседними точками регистрации температур Ь необходимо уменьошить15Для регистрации распределенийтемператур Т(1) и Т(д) регистратор5 распределейия температур подключают к коррелометру 8. Управляющееустройство 9 коррелометра 8 можетпредставлять собой времяимпульсноеустройство, которое для регистрациираспределения Т(1)вырабатываетсерию из 1 импульсов на регистратор 255 распределения температур 5 (1число датчиков), обеспечивая последовательный опрос его датчиков,Синхронно с опросом датчиков регистратора 5 получаемая с них информацияо распределении температур Т(1) длязапоминания ее в качестве эталоннойзаписывается в запоминающее устройство 10 коррелометра 8, Далее череззаданный промежуток времени ь управ 4ляющее устройство 9 снова вырабатывает серию из 1 импульсов опроса датчиков регистратора 5 распределениятемператур, синхронно записывая получаемую с них информацию в другую об 40ласть памяти запоминающего устройства 10, Этим обеспечивается регистрация распределения температур ТСЫ).Далее находят взаимную корреляционную функцию температурных распределений Т(1) и ТС(2.) в соответст 45вии с выражением де 1 - число точек , в которыхпроизводится регистрация распределения температур регист- ратором 5; 55 Т- эталонное распределение температур;Т- вновь регистрируемое распре- Сделение температур; 1 - интервал сдвига (1=0, +1,+2. К);Рщ = - . Т- математическое ожит 1, -дание эталонного распределения;щ = -Т (1) - математическое ожи 1тс 1, с1 Мдание вновь регистрируемогораспределения температур,Вычисление взаимно-корреляционной Функции осуществляется в арийметическом устройстве 11 коррелометра 8в соответствии с алгоритмом, задаваемым формулой (1), Управляющее устройство 9 стробирует выдачу информации из соответствующих ячеек памятизапоминающего устройства 10 в арифметическое устройство 11 в последовательности, задаваемой алгоритмом вычисления, и запоминание промежуточныхрезультатов.Например, при вычислении значений в Г (т-Г ) производятся последовательный опрос и выдача информации из ячеек области памяти запоминающего устройства 10 в арифметическое устройство 11, где сигналы суммируются, азначение щ (щт ) записывается как результат промежуточных вычислений, Для вычисления К г г (Д 1) при1=0э сФ1,2, ,К опрос области памяти запоминающего устройства 10 начинается соответственно с ячейки 1,2, ,1, авычисленные значения КТ -(0),КТ Т (1)э еэТзаписываются соответственно в память запоминающего устройства 10, Таким образом, номер соответствующей ячейки памяти запоминающего устройства10, в которой находится максимальное значение К , соответствует сдвигуэ са,1 , при котором достигается максимум функции взаимной корреляции, Определение номера указанной ячейки осуществляется путем последовательного опроса управляющим устройством 9 и сравнения по величине в арифметическом устройстве 10 записанной в них информации, Номер ячейки 1, в котоРой выполнЯетсЯ Условие Кт Т, (з с - Кт т Кт Т, соответствует сдвитэ 1 тэТ 1 фгу1. Если данное условие не наблюдается ни в одной из ячеек, это означает, что .смещение водоэмульсионного слоя (зоны монотонного изменения температур) произошло в промежутке времени между регистрациямираспределений Т и Тс в другую сторону.- Сдвиг 61 характеризует число шагов Ь 1, на которое необходимо сдвинуть функцию Т с, чтобы достичьмаксимального значения функции К г т (оА 1) . Максимальное значение функэ Сции взаимной корреляции имеет местопри сдвиге1 , когда вновь регистрируемое распределение температур 1 О Тс(О, зона монотонного изменениятемператур в котором характеризуетположение по высоте резервуара слоя водонефтяной эмульсии 4 в момент регистрации, в процессе сдвигов Ь 1 при 15нахождении функции КИ 1) накладытзтсвается на эталонное распределение Т(1), зона монотонного изменения температур в котором характеризует попожение слоя эмульсии 4 нри его нахождении на заданном уровне по высоте резервуара, т,е, когда имеет место максимальная зависимость значений температур в каждой из точек распределений Т (1) и Т , При этом 25 ,сдвиг 1 характеризует число отсчетов (точек измерения температуры по высоте резервуара), на которое смещается слой водонефтяной эмульсии 4 относительно заданного положения за З 0 период времени с между регистрациямилраспределения Т (1) и Т(з.) вследствие изменения соотношенйя воды и нефти в поступающей в резервуар водо- нефтяной смеси, Величина 6 1Ьо равна расстоянию, на которое произошло смещение, При этом в зависимости от того, при каком направлении смещения распределения Т(1) был достигнут максимум Функции КТ т (61), сигнал на регу лируемый клапай 7 сброса воды выдается со знаком, вызывающим соответственно при смещении слоя эмульсии 4 вниз от заданного положения пропорциональное Ь 1 уменьшение оттока жид кости из резервуара 1 и при смещении вверх от заданного положения пропорциональное1 ь его увеличение, Управляющее устройство 9 выдает команду на стирание распределения Т(1) из первой области памяти запоминающего устройства 10 и обеспечивает перезапись распределения Тс(1) при сдвиге 51. В результате за эталон для следующего цикла регулирования принима 55 ют повторно регистрируемое через заданный промежуток времени распределение температур при сдвиге, соответствующем максимальному значению функции взаимной корреляции,Следующий цикл регулирования начинается регистрацией и записью во вторую область запоминающего устроиства 10 температурного распределения Тс. Для обеспечения плавного уменьшения сигнала регулирования по мере возвращения границы раздела фаз нефть - вода в заданное положение промежутки времени между регистрациями температур уменьшаютФормула изобретенияСпособ автоматического регулирова. -ния уровня раздела фаз нефть - вода врезервуарах подготовки нефти, прикотором регистрируют температуру неменее чем в двух точках по высотерезервуара на границе и в зоне однойиз Фаз и формируют сигнал воздействияна сброс воды, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения надежности регулирования, задают положение границы раздела фаз по высотерезервуара, исключающее попаданиеводы и нефти в соответствующие сливные трубопроводы, приводят границураздела фаз в заданное положение,выделяют участок в области заданнойграницы, больший ширины эмульсионного слоя, регистрируют распределение температуры на выделенном участке вдоль внешней поверхности резервуара с шагом, определяемым требуемой точностью регулирования, запоминают зарегистрированное распределение в качестве эталонного, вновьрегистрируют распределение температур на том же участке резервуара через заданный промежуток временИ, находят взаимную корреляционную функцию этого температурного распределения с эталонным, определяют сдвигэтого температурного распределенияотносительно эталонного распределения, при котором достигается максимумфункции взаимной корреляции, формируют сигнал воздействия на сброс воды пропорционально этому сдвигу причем за эталон для следующего цикларегулирования принимают повторнорегистрируемое через заданный промежуток времени распределение температур при сдвиге, соответствующем максимальному значению функции взаимнойкорреляции,Пилишкинокова Корр р Н,Ревская 47 Заказ 124 осударственного комитета по изоб 13035, Москва, Ж, Ра Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 1 О Составитель едактор О.Юрковецкая Техред Л.СеПодписноеениям и открытиям при ГКНТ ССкая наб., д. 4/5