Система автоматического регулирования производительности газоконденсатного промысла

Система автоматического регулирования производительности газоконденсатного промысла

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (i i) 744 I I7

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 09.11.77 (21) 2541536/22-03 (51) М, Кл.

Е 21В 43/00

G 01В 11/00 с присоединением заявки №вЂ”

Государствеииый комитет (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.06.80. Бюллетень № 24 (45) Дата опубликования описания 30.06.80 (53) УДК 622.276.2 (088.8) по лолам изобретений и открытий (72) Автор изобретения

Б. Ф. Тараненко (71) Заявитель Специальное проектно-конструкторское бюро «Промавтоматика» (54) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ГАЗОКОНДЕНСАТНОГО

ПPOMЪ|СЛА

Изобретение относится к технике автоматического управления и регулирования технологических процессов и может быть использовано в газодобывающей промышленности на газоконденсатных промыслах, 5 имеющих установки низкотем пер атур ной сепарации (НТС), после которых газ поступает на вход дожимной или головной компрессорной станции.

Известна автоматическая система регу- 10 лирования производительности газоконденсатного промысла, которая состоит из ряда автоматических регуляторов давления, отборные устройства которых подключены к газосборному коллектору, и исполнитель- 15 ных механизмов, установленных на установках НТС и соединенных с выходами автоматических регуляторов давления (11.

Автоматическая система работает следующим образом. 20

При изменении производительности дожимной или головной компрессорной станции, подключенной на определенном расстоянии к промыслу, давление в промысловом коллекторе отклоняется от наперед заданного значения. Автоматические регуляторы воспринимают это отклонение давления и воздействуют на свои исполнительные механизмы, устанавливая такую суммарную производительность установок НТС, 30 при которой давление в газосборном коллекторе становится равным заданному значению. Автоматическая система, таким образом, поддерживает в коллекторе постоянное во времени давление. При переменной во времени производительности компрессорной станции, определяемой нестационарностью газопотребления, стабилизация давления в промысловом газосборном коллекторе приводит в общем случае к потере экономичности добычи газа и конденсата.

Это объясняется следующим. На газоконденсатном промысле пластовая энергия давления используется для охлаждения газа на установках НТС (за счет дросселирования газа на исполнительных механизмах) и перемещения таза из пласта до головной или дожимной компрессорной станции. Степень охлаждения газа и связанная с ней добыча углеводородного конденсата зависят от перепада давления на исполнительных механизмах. При этом чем меныпе давление в промысловом газосборном коллекторе, тем больше перепад давления и меньше температура газа в сепараторах установок НТС и, следовательно, тем больше добыча углеводородного конденсата. Однако понижение давления в газосборном коллекторе приводит к необходимости увеличить энергозатраты на компримирование

744117 газа компрессорной станции. Кроме того, понижение давления и связанное с ним понижение температуры газа на установках

НТС приводит к необходимости увеличить расход ингпбитора гндратоооразования, вводимого в поток газа перед установками

НТС. Поэтому черезмерное снижение давления в промысловом газосборном коллекторе может привести к тому, что суммарные затраты не окупятся добытым конденсатом.

Существует, как показали расчеты, оптимальное значение давления в промысловом газосборном коллекторе, при котором достигается максимум разности между стоимостью добытого конденсата и затратами на ингибитор гидратообразования и компримирование газа. Величина оптимального давления зависит от расхода газа, отбираемого компрессорной станцией. При определении оптимального давления учитываются ограничения, налагаемые на давление в промысловом газосборном коллекторе и на входе в компрессорную станцию, а также требование обеспечить качество подготовки газа не хуже заданного. Таким образом, стабилизация давления в промьгсловом газосборном коллекторе при переменном газопотреблении приводит к потере экономичности добычи газа и конденсата. В этом один из основных недостатков известной автоматической системы регулирования.

Второй недостаток известной системы состоит в том, что она не обеспечивает защиту установок НТС от перегрузки. При увеличении отбора газа с промысла регуляторы давления могут изменять открытие регулирующих органов исполнительных механизмов до недопустимых значений, что приводит к перегрузке установки НТС и ухудшению качества подготовки газа.

Известна также система автоматического регулирования производительности газоконденсатного промысла, предотвращающая перегрузку установок НТС и обеспечивающая пропорциональное распределение производительности промысла между ними.

Система автоматического регулирования производительности газоконденсатного промысла содержит установки низкотемпературной сепарации газа, которые соединены трубопроводами с газосборным коллектором, подключенным к компрессорной станции, при этом к газосборному коллектору первым входом подсоединен регулятор давления газа, а на выходах из установок НТС установлены датчики расхода газа, связанные с первыми входами соответствующих регуляторов расхода газа, подключенных к исполнительным механизмам, установленным на входах в установки НТС, при этом вторые входы регуляторов расхода газа подсоединены к соответствующим блокам ограничения сигнала, связанным через блок умножения на постоянный коэффициент с выходом регулятора давления (2).

4

При изменении отбора газа с промысла давление в газосборном коллекторе отклоняется от наперед заданного значения. Регулятор давления воспринимает это отклонение и через последовательно соединенные блок умножения и блок ограничения сигнала изменяет задание каждому регулятору расхода. Регуляторы расхода воздействуют на свои исполнительные механизмы до тех пор, пока производительность каждой установки НТС станет равной заданному значению. При помощи блоков умножения на постоянный коэффициент обеспечивается пропорциональность распределения производительности промысла между установками НТС. Блоки ограничения сигнала предназначены для предотвращения перегрузки установок НТС в процессе автоматического регулирования. Они настраиваются так, что сигнал от блоков умножения проходит через блоки ограничения к регуляторам расхода без изменения только в том случае, когда величина этого сигнала не превышает значения, соответствующего максимально допустимой производительности установки НТС. Если выходной сигнал блока умножения превышает допустимое значение, то на выходе соответствующего блока ограничения будет оставаться постоянное значение сигнала, соответствующее максимально допустимой производительности установки

НТС. Это значение производительности и будет поддерживать автоматический регулятор расхода. Известное автоматическое устройство обеспечивает поддержание постоянного давления в промысловом газосборном коллекторе, что (при переменном газопотреблении) приводит к потере экономичности добычи газа и конденсата.

В этом его недостаток.

Целью изобретения является обеспечение поддержания оптимальной величины давления в газосборном коллекторе при переменном газопотреблении и повышение экономичности процесса добычи газа и конденсата.

Поставленная цель достигается тем, что система снабжена датчиком производительности компрессорной станции и программным задатчиком, вход которого соединен с выходом датчика производительности, а выход задатчика соединен со вторым входом регулятора давления.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема предлагаемой системы; на фиг. 2— зависимость составляющей прибыли отдавления в газосборном коллекторе; на фиг. 3 — зависимость оптимального давления от отбора газа.

Система содержит установки низкотемпературной сепарации газа 1 (НТС), которые соединены трубопроводами 2 с газосборным коллектором 3, подключенным к компрессорной станции 4, снабженной датчиком

5 производительности и программным за744117

60 датчиком 6, вход которого соединен с датчиком 5 производительности, а выход — со вторым входом регулятора 7 давления газа, подключенным первым входом к газосборному ко,ллектору 3. На выходах из установок низкотемпературной сепарации газа 1 (НТС) установлены датчики 8 расхода газа, связанные с первыми входами соответствующих регуляторов 9 расхода газа, подключенными к исполнительным механизмам 10, установленным на входах в установки НТС, при этом вторые входы регуляторов 9 расхода газа подсоединены к соответствующим блокам 11 ограничения сигнала, связанным через блок 12 умножения на постоянный коэффициент с выходом регулятора 7 давления газа.

Система работает следующим образом.

Компрессорные станции, как правило, имеют системы автоматики. Поэтому при изменении газопотребления автоматически изменяется производительность компрессорной станции 4. Это приводит к изменению выходного сигнала датчика 5 производительности. Программный задатчик 6 преобразует выходной сигнал датчика 5 в сигнал, пропорциональный оптимальному значению давления в газосборном коллекторе

3. Функциональная зависимость величины оптимального давления от производительности компрессорной станции 4 (отбора газа в промысле) определяется заранее расчетным или экспериментальным путем и используется для построения профиля кулачка или другого устройства программного задатчика 6.

Выходной сигнал программного задатчика 6 вводится как задание регулятору 7 давления. Если текущее значение давления газа в коллекторе 3 отклоняется от заданного (оптимального), формируемого программным задатчиком 6, регулятор 7 давления отрабатывает выходной сигнал, который через блоки 12 умножения на постоянный коэффициент и блоки 11 ограничения сигнала поступает, как задание, на вход всем регуляторам 9 расхода. Последние, сравнивая текущее значение расхода газа через установку НТС 1 с поступившим заданным значением, воздействуют (если величина разбаланса не равна нулю) на исполнительные механизмы 10 до тех пор, пока приток газа в коллекторе 3 не уравняет текущее значение давления с оптимальным заданным. Таким образом, устройство автоматически устанавливает (по величине отбора газа с промысла) и поддерживает оптимальное значение давления в газосборном коллекторе 3, обеспечивает защиту от перегрузок и заданное распределение отбора газа между установками НТС.

Заданное (пропорциональное) распределение общего отбора газа между установками НТС обеспечивается блоками 12 умножения на постоянный коэффициент. Если

55 значение коэффициента усиления на всех блоках будет установлено одинаковым, производительность всех установок НТС будет одинаковой. Изменяя значение коэффициента усиления на соответствующем блоке 12 умножения, добиваются желаемого распределения общего отбора газа между установками НТС.

Защита установок НТС от перегрузок обеспечивается блоками 11 ограничения сигнала, которые настраиваются таким образом, что сигнал от блоков 12 умножения проходит через них без изменения на вход регуляторов 9 расхода только в том случае, когда его величина не превышает значения, пропорционального максимально допустимой производительности соответствующей установки НТС. В противном случае на выходе соответствующего блока ограничения сигнала остается сигнал, величина которого пропорциональна максимально допустимой производительности установки НТС. Это значение производительности и поддерживает соответствующий регулятор 9 расхода.

Благодаря поддержанию оптимального значения давления в газосборном коллекторе повышается экономичность процесса добычи газа и конденсата.

Технико-экономическое преимущество предлагаемой системы по сравнению с известными состоит в том, что она обеспечивает автоматическое поддержание оптимального давления в газосборном коллекторе при изменяющемся отборе газа из промысла. Это достигается введением в известное устройство последовательно соединенных датчика производительности компрессорной станции и программного задатчпка, подключенного к второму входу регулятора давления.

Благодаря поддержанию оптимального значения давления в коллекторе повышается экономичность процесса добычи газа.

Экономичность процесса можно оценивать по технологической составляющей прибыли, представляющей собой разность между стоимостью добытого и реализованного конденсата при текущей добыче газа и затратами на ингибитор гндратообразования и компримирование газа. Величина этой прибыли зависит от многих переменных, характерных для каждого конкретного месторождения, н том числе и от давления в газосборном коллекторе. Особо ощутимое влияние на величину прибыли оказывает значение газоконденсатного фактора и связанная с ним зависимость выхода конденсата от температуры сепарации.

Формула изобретения

Система автоматического регулирования производительности газоконденсатного промысла, содержащая установки низкотемпературной сепарации газа, которые соедине744117 ны с газосборным коллектором, подключенным к компрессорной станции, при этом к газо сборному коллектору первым входом подсоединен регулятор давления газа, а на выходах установок низкотемпературной сепарации установлены датчики расхода газа, которые связаны с первыми входами соответствующих регуляторов расхода газа, подключенных к исполнительным механизмам, установленным на входах установок низкотемпературной сепарации, при этом вторые входы регуляторов расхода газа подсоединены к соответствующим блокам ограничения сигнала, связанным через блок умножения на постоянный коэффициент с выходом регулятора давления, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью обеспечения поддержания OIITHM<" bHolI величины давления в газосборном коллекторе прп переменном газопотреблении и повышения экономичности процесса добычи газа и конденсата, она снабжена датчиком производительности

5 компрессорной станции и программным задатчиком, вход которого соединен с выходом датчика производительности, а выход задатчика соединен со вторым входом регулятора давления.

10 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Водянин П. Ф. Автоматизация управления процессами добычи газа. М., «Недра», 1974, с. 66 — 74.

15 2. Тараненко Б. Ф. Автоматическое уп. равление установками низкотемпературной сепарации газа. М., ВНИИЭГАЗПРОМ, 1973, с. 32 — 35 (прототип) .

744117 гв г0 у 90

Редактор 3. Ходакова

Корректор P. Беркович

Заказ 1020/3 Изд. № 333 Тираж 626 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

n„ лыс, pyl сутяги

Р, i гс с,иг и

@ив. г и 1Р, и 1к тв анпн нз сути Р

Составитель Н. Чижикова

Техред Л. Куклина