Автоматическая система для низкотемпературной сепарации газа

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ЛТООСКОМ СИДНЕДСТВЮ(23) Приоритет но делам нзобретеннй Опубликовано 30.05.80, Бюллетень,% 20Дата опубликования описания 30.05.80(72) Автор изобретения Б. Ф, Тараненко Специальное проектно-конструкторское бюро "Промавтоматика"Министерства приборостроения, средств автоматизациии систем управления СССР(54) АВТОМАТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ДЛЯ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ СЕПАРАЦИИ ГАЗА Изобретение относится к устройствам дляавтоматического управления и регулирования технологических процессов и может быть использовано в газодобывающей промышленности на газоконденсатных месторождениях, обустроенных установками низкотемпературной сепара. ции (НТС) газа.Известна автоматическая система для низко- температурной сепарации газа, содержащая установки НТС, которые соединены трубопро. водами с газосборным коллектором, на коточ ром установлен датчик давления, соединенныисо входом регулятора давления, установленные на выходах из установок НТС датчики расхода газа,вьаходы которых соединены с первыми входами соответствующих регуляторов расхода газа, подключенных к исполнительным механизмам, установленным на входах в установки НТС, амплитудные ограничители, выходы которых соединены со вторыми входами и соответствующих регуляторов расхода, а входы - с регулятором давления, Прн изменении отбора газа с промысла давлениев газосборном коллекторе отклоняется от заданного значения,2Регулятор давления воспринимает зто отклонение и через амплитудный ограничитель изменяет задание соответствующему регуляторурасхода. Регуляторы расхода воздействуют насоответствующие йсйолннтельньте механизмыдо тех пор, пока производительность соответ.ствующей установки НТС не становится равнойзаданному значению. Амплитудные ограничители предназначены для предотвращения перегрузок установок НТС. Они настраиваются таким 1 Ообразом, что сигнал проходит через амплитудные ограничители к регуляторам расхода безизменениятолько в том случае, когда величинаэтого сигнала не превышает значения, соответ.ствующего максимально допустимой производительности установки НТС. В другом случаена выходе соответствующего амплитудногоограничителя остается сигнал постоянного значения, соответствующий максимально допустимой производительности соответствующей 20установки НТС. Это значение и поддерживаетавтоматический регулятор расхода газа, Устройство обесоечивает равномерное или задан.ное распределение отбора газа между установ3 73ками НТС, а также защиту установок отперегрузок 111.Недостаток этого устройства заклюается втом, что ойо йе йозволяет оптймальньтм образом использовать пластовую энергив газа -для- извлечения из него углеводородного кон=денсата,тзк как закон распределения суммарной производительности заранее предопределеннастройкой.Известна также автоматическая системз длянизкотемпературной сепарации газа, содержащаяустановки НТС, которые со стороны входасоединены трубопроводами со скважинамн, асо стороны выхода - с газосборным коллектором, на котором установлены датчик и регу-йятор давления"гззз,-"а-нз выходах из установокНТС - датчики расхода газа, подключенныек первым входам соответствуютцих регулятороврасхода газа, связанных с исполнительнымимеханизмами, при этом вторые входы регуляторов расхода газа подсоединены к выходамсоответствующих амплитудных ограничителей,Устройство содержит регуляторы эксергетической мощности, первые входы которых соединены с выходом регулятора давления газа, авыходы - с соответствуюптим амплитудным огрзничителем, задатики величины эксергии,вход которых соединен с соответствующим дзтчиком расхода газа, а выход - со вторымвходом соответствующего регуля тора удельногоприращения эксергетической мощности 2) . Устройство работает сйедуйнцим образом.При изменении отбора газа давление в газо- сборном коллекторе отклоняется от заданного значения. Регулятор давления газа воспринимает это отклонение и вырабатывает регулирующее воздействие, которое поступает на первый вход всех регуляторов. удельного приращения эксергетической мощности. Текущее значение удельного приращения эксергетическои мощности определяется посредством задатчиков вели. чины эксергии по расходу газа через установку НТС, С этой целью соответствующий датчик расхода газа подключен к задатчику величины эксергии. Сигнал, пропорционзльный текущему значению удельного приращения эксергетической мощности, поступает от задатчика величины эксергии на второй вход регулятора удельного приращения эксергетической мощности, При отклонении текущего значения удель ного приращения эксергетнческой мощности от задзнного, установленного регулятором дзв. ления одинзковым для всех регуляторов удельного приращения эксергетической мощности последние через амплитудные ограничители изменяют задание регуляторам расхода газа. При отклонении тскушего значения расхода газа, изменяемого датчиками расхода, регуляторы 7617 4 расхода воздействуют на исполнительные механизмы до тех пор, пока эти отклонения не станут равными нулю, Наличие амплитудного ограничителя между регуляторами расхода газа и удельного приращения эксергетической мощ.5ности обеспечивает защиту установок НТС отперегрузки,Так как один и тот же сигнал от регулятора давления поступает параллельно на входывсех регуляторов удельного приращения эксер.гетической мощности, то производительностькаждой устзновки НТС будет такой, при которой удельные приращения эксергетическоймощности потоков газа на входах в установкиНТС будут одинаковыми. Равенство удельныхприращений эксергетической мощности потоковгаза на входе в установки НТС свидетельствует о том, что такое распределение суммарнойпроизводительности между установками обеспечивает максимум суммарной эксергетическоймощности входных потоков,Если содержание углеводородного конденсатав газе каждой установки НТС одинаково, асами установки однотипны, то максимизациясуммарной эксергетической мощности входныхпотоков газа эквивалентна максимизации извлечения конденсата из газа.Однако во многих практических случаях .содержание углеводородного конденсата в газеразличных скважин, подключенных к параллельно работающим установкам НТС, различно. Этосвязано, главным образом, с многоспластовостьюместорождения и различным составом газа впластах,/Так, например, содержание конденсата в газе скважины Р - 58 Уренгойского месторожденияна интервале опробования 2984-2998, м притемпературе - 10 С и давлении 55 кгс/смсоставляет 430 см /м; а на интервале опро 4 Обования 2673 - 2690 м - только околоз(мз 131Характеристики даже однотипных устзновокНТС газа со временем изменяются случайнымобразом. Поэтому в этих случаях максимизация суммарйой эксергетической мощности не.позволяет извлечь из газа максимум углеводородного конденсата, Это говорит о недостаточной надежности функционирования известного устройства, что приводит к потерям ценного для нефтехимической промышленностиконденсатаЦ 3.Кроме того, для расчета текущего значенияудельного приращения эксергетической мощности используются коэффициенты математичес.кой модели установки НТС газа, значения которых со временем изменяются случайнымобразом, поэтому их необходимо периодически уточнять. Это связано с определеннымизатратами труда. Но главное заключается в7376 ячБтом, что в промежутках между уточнением коэффициентов устройство работает с отклонени-ем от оптимального режима, то есть надежность его функционирования уменьшается.Цель изобретения - повышение надежности системы путем оптимального распределения суммарной производительности между установками НТС газа по критерию максимума добычи конденсата и автоматической идентификации коэффициентов математической модели установок НТС газа.Поставленная цель достигается тем, что система снабжена установленными на каждой уста новке НТС датчиком расхода конденсата, идентификатором, датчиком и регулятором удельного приращения расхода конденсата, при этом выходдатчика расхода конденсата подключен через последовательно соединенные идентифика. тор и датчик удельного приращения расхода конденсата к первому входу регулятора удель. ного приращения расхода конденсата, второй вход которого соединен с выходом регулятора давления, а выход регулятора удельного приращения расхода конденсата подключен ко вхо 25 ду амплитудного ограничителя, причем выходы датчика расхода газа подключены соответственно ко вторым входам идентификатора и датчика удельного приращения расхода конденсата.На чертеже представлена принципиальная схе-ма системы.Автоматическая система включает установки 1 НТС газа, которые со стороны входа соединены трубопроводами 2 со скважинами 3, а трубопроводами 4 с газосбопным коллектором 5, на котором установлены датчик 6 и регулятор 7 давления газа,На выходах из установок НТС установлены датчики 8 расхода газа, подключенные к пер О вым входам соответствующих регуляторов 9 расхода газа, связанных с исполнительными механизмами 10, установленными на входе газа в установки 1 НТС, вторые входы регуляторов 9 расхода газа подсоединены к выходам 45 соответствующих амплитудных ограничителей 11,Система содержит установленные на каждой установке 1 НТС датчик 12 расхода конденсата, идентификатор 13, датчик 14 и регулятор 15 удельного приращения расхода конденсата. 5 о Датчик 12 расхода конденсата подсоединен соответственно к первому входу идентификатора 13, ко второму входу которого подключен датчик 8 расхода газа; связанный одновременно с первым входом датчика 14 удельного приращения расхода конденсата, лодсоедйненного вторым входом к выходу идентификатора 13, при этом первый и второй входы регулятора 15 удельного приращения расхода конден 17 6сата соединены соответственно с выходамирегулятора 7 давления газа и датчика 14 удельного приращения расхода конденсата, а выход -со входом амплитудного ограничителя 11,Автоматическая система работает следующимобразом.При изменении отбора газа на газосборномколлекторе 5 давление в нем отклоняетсяот заданйого значения. Регулятор 7 давленияпосредством датчика 6 давления воспринимаетэто отклонение и вырабатывает регулирующеевоздействие, которое поступает на первый-= вход всех регуляторов 15 удельного приращения расхода конденсата. Текущее значениеудельного приращения расхода конденсата определяется при помощи датчика 14 удельногоприращения расхода конденсата по расходугаза через установку НТС и коэффициентамее математической модели. С этой целью входыдатчика 14 удельного приращения расхода конденсата соединены с датчиком 8 расхода газаи идентификатором 13, определяющим коэф.фициенты математической модели установкиНТС по измеренным значениям расхода газаи конденсата. При отклонении текущего значения удельного приращения расхода конденсатаот заданного, установленного регулятором 7давления одинаковым для всех регуляторов 15,последние через амплитудные ограничители 11изменяют задание регуляторам 9 расхода. Приотклонении текущего значения расхода газа,измеряемого датчиками 8 расхода газа, от заданного регуляторы 9 расхода воздействуютна исполнительные механизмы 10 до тех пор,пока эти отклонения не станут равными нулю.Наличие амплитудного ограничителя 11 между регулятором 9 расхода газа и регулятором15 удельного приращения расхода конденсатаобеспечивает защиту установок НТС от перегрузки. Так как один и тот же сигнал отрегулятора 7 давления газа поступает на входывсех регуляторов 15 удельного приращениярасхода конденсата, то производительностькаждой установки НТС будет такой, при которой удельное приращение расхода конденсатана всех установках будет одинаковым,Равенство удельных приращений расходаконденсата свидетельствует о том, что такоераспределение суммарной производительностимежду устайовками НТС обеспечивает максимум добычи конденсата,Расход конденсата на-ой установке НТСопределяется по формулеЗаказ 2559/6Подписное Филиал ППП "П Мент",г. Ужгород, ул. Проектная 9 7376 повышение надежности функционирования системы и исключение трудозатрат на определение значений этих коэффициентов. Формула изобретения Автоматическая система для низкотемпературной сепарации газа, включающая установки низкьтемпературной сепарации, соединенные 1 о трубопроводами со скважинами и с газосборным коллектором, на котором установлены датчик и регулятор давления газа, а на выходах установок низкотемпературной сепарации датчики расхода газа, подключенные к первым 15 входам соответствующих регуляторов расхода газа, связанных с исполнительными механизмами, при этом вторые входы регуляторов расхода газа подсоединены к выходам соответствующих амплитудных ограничителей, о т - 20 л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения надежности системы, она снабжена установленными на каждой установке низкотемпературной сепарации датчиком расхода конденсата, идентификатором, датчиком и регулятором удельного приращения расхода конденсата, при этом выход датчика расхода конденсата1подключен через последовательно соединенные идентификатор и датчик удельного приращения 17 10 Фрасхода конденсата к первому входу регулято.ра удельного приращения расхода конденсата,второй вход которого соединен с выходомрегулятора давления, а выход регулятора удельного приращения расхода конденсата подклю.чен ко входу амплитудного ограничителя, причем выходы датчика расхода газа подключенысоответственно ко вторым входам идентификатора и датчика удельного приращения расходаконденсата.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Тараненко Б. Ф, Автоматическое управление установками низкотемпературной сепарациигаза, М., ВНИИгазпром, 1973, с. 32 - 35.2. Авторское свидетельство СССР по заявкеУ 2434250/18 - 24, кл. Е 21 В 43/00, 1977 (прототип) .3. Разамат М. С. Влияние условий сепарациина выход конденсата газоконденсатных месторождений Западной Сибири. - Теология, разработка и бурение газовых и газоконденсатныхместброждений", М ВНИИЭгазпром, 1975,с, 132 - 137,4. Тараненко Б, Ф. Оптимальное распределение заданного отбора газа между установкамиНТС, "Разработка и эксплуатация газовых,и газоконденсатных месторождений" ,М.,ВНИИЭгазпром, М 12, 1977, с. 14 - 19.