Система регулирования дебита скважин

СОКИ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУВЛИН 0% (И) зсю С О 5 э ПОО ИСАНИЕ ИЗОБРЕТ налорствен. энер ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПЗФ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(46) 15.08.84. Бюл. Иф 30 (72) С.В.Исаев, С.И. Габрилович, ВМ.Дубилович и С.А. Каменецкая (71) Белорусский филиал Госуда ного научно-исследовательского гетического института им.Г.И.Кржижановского(56) 1. Анпзеай Н.С.Н., БЬаът 1.БРегулирование и безопасность геотермальных установок.-"Сео 1 йегш 1 сз", Ярес., 1 ззпе, 1975, У 7, 848-864.2, Разработка подсистем АСУ регулирования производительности УКПГ на . ГДП и АСУ разработки газовых и газоконденсатных залежей. Отчет, инв. У Б 490431, Саратов, 1976 (прототип). (54)(57) СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ ДЕБИТА СКВАЖИН, содержащая регуляторы эапорные вентили, установленные на технологической линии каждой скважи ны, блок уставок и расходомер, о т - л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения надежности и эконо мичности системы, она содержит а го-цифровой преобразователь, таймер, последовательно соединенные дифферен" циальный усилитель и блок коррекции расхода, связанный выходом с запор- ными вентилями, один из которых установлен на магистральном трубопроводе, а другой - на технологической линии дополнительной скважины, причем . скважины объединены в группы по количеству 2 (где и =О, 1, 2,, К),а рас-ходомер, установленный на выходе магистрального трубопровода, подключен выходом к первому входу дифференциального усилителя, второй вход которого соединен с выходом блока уставок и с первым входом анологоцифрового преобразователя, выход таймера подключен к второму входу аналого-циФрового преобразователя, 3 выходы которого связаны с входами соответствующих регуляторов, выход каждого из которых подключен ко всем , запорным вентилям своей группы скважине1108396 Изобретение относится к автоматическому регулированию технологических процессов геотермальных электростанций, геотермального теплоснабжения, газодобычи и т.д. 5Известна система автоматического регулирования расхода пара геотермальной установки, подк.".очающая или отключающая отдельные скважины со сбросом избытка пара в атмосферу из 10 подводящего паропровода до его поступления на геотермальную установку 13,Недостатками такой системы являют. ся неэффективный расход пара при 15 стравливании его в атмосферу; необходимость постоянного управления всеми скважинами поля.ФНаиболее близкой к предлагаемой по техническому решению является систе ма регулирования производительности установок комплексной подготовки газа на газодобывающих предприятиях. Все скважины в этой системе разбиты на чве группы; группу скважин-стаби лизаторов с постоянным дебитом и группу скважин-регуляторов, регулира вание которых обеспечивает заданную производительность. В качестве регулирующего органа в известной системе применен шагсвый исполнительный механизм 23.Применение подобного регулирующего органа в условиях непрерывного отслеживания приводит к быстрому износу 35 трущихся частей. Регулятор шагового исполнительного механизма представляет собой дорогое, сложное устройство, Все регуляторы требуют подвода многожильного управляющего кабеля, что при рассредоточенности скважин на большой площади значительно удорожает систему, Для обеспечения регулирования расхода в данной систе. ме требуется применение дорогостоя щего вычислительного устройства.Цель изобретения - повышение надежности и экономичности системы.Поставленная цель достигается тем, что известная система, содержа щая регуляторы, запорные вентили, установленные на технологической линии каждой скважины, блок уставок и расходомер, содержит аналого-цифровой преобразователь, таймер, последова тельно соединенные дифференциальный усилитель и блок коррекции расхода, связанный выходом с запорными вентилями, один из которых установлен намагистральном трубопроводе, а другой - на технологической линии допол.нительной скважины, причем скважины объединены в группы по количеству2(где о =0,1,2. К), а расходомер,установленный на выходе магистрального трубопровода, подключен выходомк первому входу дифференциальногоусилителя, второй вход которого соединен с выходом блока уставок и спервым входом аналого-цифровогопреобразователя, выход таймера подключен к второму входу АЦП, выходыкоторого связаны с входами соответствующих регуляторов, выход каждогоиз которых подключен ко всем запорным вентилям всей группы скважин. В основу предлагаемого изобретения положен тот факт, что с помощью системы счисления с основанием 2 может быть изображено любое число и одновременно эта система счисления служит математической основой для работы цифровых приборов. Таким образом, если разбить все скважины на группы так, что дебиты групп будут пропорциональны 2,где =0,1,2 К, то, перекрывая или открывая эти группы, можно установить дебит с точностью до единицы младшего разряда, т.е. дебита одной скважины, поэтомупредлагаемая система регулирования особенно эффективна в системах с большим количеством скважин, когда дебит одной скважины составляет величину меньше допустимой погрешности регулирования, Более точно регулирование достигается дополнительным регулированием дебита одной скважины и расхода через магистральный трубопровод. Аппаратурная реализация системы регулирования основывается на применении в качестве регулирующегооргана аналого-цифрового преобразователя поразрядного взвешивания.Если принять показания расходсмера при измерении дебита одной скважины за единицу измерения, то в этих единицах можно задавать напряжение уставки, а также Принять эту единицуза величину младшего разряда АЦП. Напряжение блска уставок преобразовывается в АЦП в цифровой двоичныйкод, который, поступая на соответствующие регуляторы запорных вентилей скважин, открывает столько скважин, сколько принятых единиц измерения содержится в напряжении уставки.На фиг. 1 изображена структурная схема предлагаемой системы; на фиг.2- схема регулятора; на фиг. 3 - схема блока коррекции расхода.Блок уставок 1 соединен с входом аналого-цифрового преобразователя 2 и с первым входом дифференциального усилителя 3, Запуск АЦП производит ся таймером 4. Выходы разрядов цифрового кода АЦП соединены линиями управления 5 с регуляторами 6 запорных вентилей 7 скважйн 8. Все скважины объединены магистральным трубопрово дом 9, снабженным запорным вентилем 1 О и расходомером 11. Злектрический выход расходомера 11 соединен с вторым входом дифференциального усилите. ля 3, выход которого соединен с бло ком 12 коррекции расхода, связанным с запорным вентилем 13 дополнительной скважины 14 и запорным вентилем 10 магистрального трубопровода 9.Регулятор 6 состоит из реле 15 ка-г 5 тушки пускателя 16, концевого выключателя 17, катушки пускателя 18, концевого выключателя 19, конденсатора 20.Блок коррекции расхода (фиг.3) ЗО включает диоды 21, катушку реле 22, катушку 23 пускателя электропривода запорного вентиля магистрального трубопровода, концевой выключатель 24, катушку 25 пускателя электропривода35 запорного вентиля дополнительной скважины, концевой выключатель 26, катушку 27 реле, катушку 28 пускателя электропривода запорного вентиля дополнительной скважины, концевой вык лючатель 29, катушку 30 пускателя электропривода запорного вентиля магистрального трубопровода, концевой выключатель 31.Система регулирования дебита скважин работает следующим образом. Допустим, что расходомер 11 имеетна выходе 10 мВ при расходе 10 м /ч,что соответствует дебиту одной сква- Ыжины. Предположим, что необходимоподдерживать расход теплоносителя115 м /я. Первоначальное положениевсех скважин закрытое. Вес единицымладшего разряда АЦП, согласно условиям, равен 10 мВ.Блоком уставок 1 задают необходимуювеличину расхода (115 мВ) . Напряжение уставки поступает на вход АЦП 2, где по команде с таймера 4 преобразуется в двоичный цифровой код (01011). Напряжение разрядов полученного кода снимаются с выходного разъема АЦП 2 и по линиям управления 5 поступают на регуляторы 6 запорных вентилей 7 скважин 8. Как видно из схемы, на каждую группу скважин имеется один регулятор 6 и одна линия управления 5 (регулятор 6 - это пускоостановочная аппаратура), При поступлении сигнала срабатывают .все группы скважин) управляющие устройства которых соединены с разрядами, на которых установились "1", группы скважин, соединенные с разрядами, имеющими 0", останутся закрытыми. Таким образом, открываются группы, состоящие из одной,двух,и восьми скважин, а так как дебит каждой скважины 10 м/ч, то устанавливается суммарный расход 10 м /ч, что на. 5 м /ч меньше, чем задано блоком уставок 1. Расходомер 11 выдает при этом на второй вход дифференциального усилителя 3 110 мВ, а с блока уставок на первый вход поступает 115 мВ, Усиленная разность напряжения поступает на вход блока 12 коррекции расхода.1 Так как исходное состояние запор ного вентиля 1 О полностью открытое (обеспечивается схемой включения), то блок 12 открывает запорный вентиль 13. Последний открывается до тех пор, пока на входе дифференциального усилителя 3 не уравняются сигна лы с расходомера 11 и блока уставок 1, т.е. пока не установится расход 115 м /ч. Если по каким-либо причинам расход устанавливается больше заданного, то на выходе дифференциального усилителя 3 появляется сигнал противоположного знака, и блок 12 выдает команду на закрытиеТак как исходное состояние запорного вевентиля 13 закрытое (обеспечивается схемой включения), запорный вентиль 10 магистрального трубопровода 9 начинает закрываться. Он закрывается до тех .пор, пока не установится нужный расход. Импульсы с таймера 4 на запуск АЦП следуют с периодом большим, чем время установления процесса в магистральном трубопроводе(устанавливается индивидуально для каждого трубопровода).1108 Установка дебитов групп скважйнфч 2 производится путем предварительного регулирования степени открытиязапорных вентилей. Как известно, дебит скважин меняется очень медленно, поэтому эта операция производит. -ся редко (порядка двух раэ в год).Регулятор 6 (фиг. 2) работаетследующим образом.До .поступления управляющего еди 1 Оничного сигнала постоянно замкнутыеконтакты 15, "15 реле 15 включаюткатушку 16 пускателя и закрываютзапорный вентиль, после чего сраба"тывает концевой выключатель 17 и отключает катушку 16. Сигнал от АЦП .поступает на катушку реле 15, замыкаютея контакты 15 -15 реле 15,и срабатывает катушка 18, открываязапорный вентиль, после чего размыкаются контакты концевого выключателя1.9, обесточивая катушку 18. Как только сигнал с АЦП на кату;ку 15 будетсоответствовать "О", включается катушка 16, запорный вентиль закрывается. Конденсатор 20 служит для поддержания реле во включенном состоянии в момент смены управляющего кода, поступающего с АЦП,Блок 12 коррекции расхода (фиг.3) 0работает следующим образом.При недостаточном дебите скважиндифференциальный усилитель вырабатывает сигнал, который через диод 21поступает на катушку реле 22, при 35этом замыкаются постоянно разомкнутые контакты 22, -22 , 22 -22 реле 22 и выключается катушка 23 пускателя электропривода запорноговентиля магистрального трубопровода, 40который открывается до момента, пока сигнал на выходе дифференциального усилителя станетравным "О",или до.полного открытия, тогда срабатывает концевой выключатель 24 45зайорного вентиля и включается катушка 25 пускателя электропривода эа 396 6порного вентиля дополнительной сква-.жины. Дополнительная скважина открывается до "0" на выходе дифференциального усилителя или до выключенияконцевым выключателем 26. При избыточном дебите аналогично включаетсякатушка 27, срабатывает катушка 28электропривода запорного вентилядополнительной скважины,и скважиназакрывается или до "0" на выходе усилителя, или до срабатывания концевого выключателя 29, тогда включается катушка 30 пускателя электропривода запорного вентиля магистраль"ного трубопровода, который закрывается до появления "0" на выходе усилителя или до срабатывания концевого выключателя 31 пускателя электропривода запорного вентиля магистрального трубопровода.При использовании предлагаемой системы - отпадает необходимость в дорогостоящей вычислительной машине(она заменена обычным АЦП); . - значительно уменьшается количество управляющих линий, так как теперь ли. ния нужна не для каждой скважины, а для групп на 1,2,4,8 п скважин. Система позволяет перейти к отсечной арматуре типа клапана, что значительно дешевле, чем вентили и задвижки, а также проще в управлении, наладке, не требует дополнительных устройств для определения положения регулирующего органа.В аварийной ситуации клапаны скважины автоматически закрываются,Система легко состыковьюается с управляющими системами более высокого уровня посредством блока уставок.Предлагаемая система имеет возможность дальнейшего расширения (увеличение числа обслуживающих скважин) без дополнительного изменения в управляющей части.