EA018843B1

EA018843B1 - Снижение закупориваний потока

Info

Publication number: EA018843B1
Application number: EA201001735A
Authority: EA
Inventors: Патрик Джеймс Калверт; Пол Родерик Аллен Орам
Original assignee: Бп Эксплорейшн Оперейтинг Компани Лимитед
Priority date: 2008-05-02
Filing date: 2009-04-21
Publication date: 2013-11-29
Also published as: AU2009241901B2; GB2471804A; WO2009133343A1; GB201018037D0; AR071496A1; NO337799B1; EA201001735A1; US8844552B2; EP2128380A1; BRPI0912004B8; DK178981B1; US20110048544A1; NO20101686L; GB2471804B; EG26551A; DK201070518A; BRPI0912004A2; US20130220427A1; US8459285B2; AU2009241901A1

Abstract

В изобретении предложены способ и оборудование для снижения образования закупориваний в многофазной системе текучих сред, протекающих через трубопровод, который включает первую часть и вторую часть, отклоненную вверх относительно первой части, причем многофазный поток текучих сред включает газовую фазу и жидкую фазу, способ включает следующие стадии: а) определение давления в трубопроводе выше по потоку от области образования закупориваний; б) определение давления в трубопроводе ниже по потоку от области образования закупориваний; в) определение действительной разности давления в области образования закупориваний путем вычитания давления ниже по потоку, определенного на стадии б), из давления выше по потоку, определенного на стадии а); г) определение погрешности между целевой разностью давления и действительной разностью давления; д) создание сигнала, включающего первый компонент, пропорциональный погрешности, и второй компонент, пропорциональный скорости изменения погрешности со временем; и е) применение сигнала, созданного на стадии д), для регулирования положения регулировочной заслонки, расположенной ниже по потоку от зоны образования закупориваний, с целью стабилизации изменений, связанных с изменением действительной разности давления со временем.

Description

Настоящее изобретение относится к способу и системе для снижения образования закупориваний потока многофазной текучей среды, которая движется по трубопроводу.

Трубопроводы, через которые текут многофазные текучие среды, применяют в нефтяной и газовой промышленности с целью переноса потоков многофазных текучих сред, включающих жидкую фазу (обычно в нее входит нефть и/или газовый конденсат и образующаяся вода) и газовую фазу, из одной точки в другую по поверхности земли. В определенных конфигурациях трубопровода могут образовываться закупоривания потока. Под этим состоянием понимают такую ситуацию, в которой скорость потока отдельных газовых и жидких фаз, поступающих в производственную установку, не является постоянной и колеблется так, что может поступать в основном (или только) газ или в основном (или только) жидкость. Два из наиболее часто встречающихся видов закупориваний представляют собой сильное закупоривание и гидродинамическое закупоривание.

Классический пример сильного закупоривания имеет место в случае, когда удовлетворяются два следующих условия:

1) первая часть трубопровода ведет к резко отклоненной вверх второй части трубопровода;

2) низкая скорость многофазного потока приводит к расслоению потока текучей среды.

Таким образом, условия в первой части трубопровода, например скорость потока многофазной текучей среды, могут вызывать ситуацию, в которой поток в первой части трубопровода имеет слоистую структуру, в которой газ течет над жидкостью. Такое отделение газа в верхнюю часть первой секции трубопровода является определяющим фактором, влияющим на возникновение явления сильного закупоривания потока.

Ситуации, в которых наблюдается сильное закупоривание потока, включают отклоненные скважины и трубопроводы, отходящие от морских скважин добычи в производственную установку, расположенную на поверхности неподалеку. В первой ситуации отклоненная скважина может быть соединена с обычным путем движения текучих сред, который называют коллектором, или напрямую с газожидкостным сепаратором. Во второй ситуации трубопровод, расположенный на дне моря, как правило, соединен с идущей вверх подводной линией, которую называют вертикальной трубой, направляющей получаемые текучие среды в расположенную на поверхности производственную установку, в которой обычно имеется газожидкостной сепаратор, предназначенный для отделения газовой фазы от жидкой фазы.

Сильное закупоривание потока характеризуют циклическим четырехстадийным процессом, описанным ниже.

Стадия 1: многофазный поток имеет недостаточную энергию для переноса жидкости по отклоненной вверх второй части трубопровода и, следовательно, жидкость накапливается в начале подъема. Со временем образуется закупоривание потока жидкости, которое препятствует проходу газа (см. фиг. 1(а)). Давление газа выше по потоку от блокирующего жидкого закупоривания (пробки) увеличивается и проталкивает образовавшуюся жидкую пробку в отклоненную вверх секцию, таким образом, передний край жидкости проходит вверх по наклонной секции (фиг. 1(б)). Столб жидкости создает гидростатическое давление, которое увеличивается по мере удлинения столба, причем это гидростатическое давление, по существу, равно увеличивающемуся давлению газа в трубопроводе выше по потоку от жидкой пробки. Длина жидкой пробки может стать значительной и пробка может перейти во вторую, отклоненную вверх часть трубопровода, равно как и в первую отклоненную вниз часть.

Стадия 2: уровень верхнего края жидкой пробки достигает верха отклоненной вверх секции, и жидкость начинает перетекать в сепаратор в верхней части вертикальной трубы или вдоль третьей части трубопровода, которая соединена со второй частью и, как правило, является горизонтальной. На данном этапе гидростатическое давление максимально.

Стадия 3: увеличивающееся давление газа за жидкой пробкой становится достаточным для преодоления гидростатического напора жидкости, и газовый карман или пузырь вталкивается через нижний конец отклоненной вверх части трубопровода и начинает двигаться через нее вверх (фиг. 1(в)). На данном этапе на уменьшающийся напор жидкости воздействует, по существу, постоянное давление газа. Избыточное давление газа, по сравнению с гидростатическим давлением, приводит к резкому продвижению пробки вверх по отклоненной секции с высокой скоростью. Накопившийся сзади жидкой пробки газ проходит в сепаратор или в третью часть трубопровода в виде внезапной пульсации газа (прорыв газа) (фиг. 1(г)).

Стадия 4: после разряжения газовой пульсации многофазный поток вновь имеет недостаточную энергию для переноса жидкости вверх по отклоненной секции трубопровода (как на стадии 1). Жидкость падает вниз по стенке отклоненной секции и начинает накапливаться в основании подъема, таким образом инициируется новый цикл.

Гидродинамическое закупоривание может также возникать внутри потока многофазной текучей среды, проходящей по трубопроводу, например, по существу, горизонтальному трубопроводу. Например, если поток двух фаз расслаивается, относительное движение газового и жидкого слоев может приводить к возникновению волны на жидком слое. При соответствующих условиях волна увеличится в размере до такой степени, что она полностью заполнит поперечное сечение трубопровода. В этот момент образуется гидродинамическое закупоривание. Если длина трубопровода составляет несколько километ

- 1 018843 ров, длина пробки может достигать нескольких сотен метров по мере прохождения через трубопровод, что приводит к неоднородному профилю нахождения жидкости в трубопроводе в силу образования больших газовых пузырей в текучей среде, причем газовые пузыри перемежаются с заполненными жидкостью мостиками значительного размера.

Нестабильность, возникающая по причине гидродинамических закупориваний, усиливается динамикой потока в вертикальной трубе. По мере того как жидкая пробка входит в вертикальную трубу, накопление гидростатического напора, связанное с жидким телом пробки, замедлит общий поток жидкости. Аналогично, по мере того как движущийся газовый пузырь входит в вертикальную трубу, снижение гидростатического напора приведет к быстрому прорыву жидкости внутри вертикальной трубы, по аналогии со стадией 3 цикла сильного закупоривания, описанного выше. В отличие от вышеописанного сильного закупоривания, несмотря на переменный профиль нахождения жидкости в трубопроводе, гидродинамическое закупоривание не приводит к снижению или прерыванию потока, который можно назвать жидкой закупоркой.

Закупоренный поток может приводить к возникновению значительных проблем, включая описанные ниже.

1. Затопление входа газожидкостного разделительного сосуда в силу поступления большой пробки из жидкости, объем которой превышает емкость сосуда в отношении жидкости. Это может приводить к экстренным выключениям установки.

2. Неустойчивые рабочие условия в оборудовании, расположенном ниже по потоку. Это может приводить к несоответствию продукта установленным требованиям; обычно к несоответствию продукта установленным требованиям в отношении содержания нефти, загрязняющей сток получаемой воды, и в отношении установленного содержания воды в получаемой нефти, обе из этих проблем связаны с трудностью достижения стабильной межфазной границы нефть/вода. Кроме того, это может привести к трудностям, связанным с управлением газовыми компрессорами расположенной на поверхности установки, возникающим по причине нестабильности потока газообразного сырья, поступающего в такие установки из газожидкостных сепараторов, что может приводить к некоторой неровности горения газа.

3. На трубопровод, расположенный ниже по потоку от области образования закупориваний, могут воздействовать сильные нагрузки, в силу передвижения жидких пробок, выходящих из зоны образования закупориваний, с высокой скоростью.

Тенденция образования закупориваний может также вызывать скачки давления в системе, например в скважине. Например, если скважина проходит через образование из песчаника, скачок давления может привести к потере твердости каменного образования таким образом, что в производимой текучей среде будет наблюдаться повышенное содержание песка. Это, в свою очередь, может вызывать износ оборудования производственной установки.

Пробка из жидкости, за которой движется пульсация газа, может угрожать разрушением производственной установки. Конкретно, оборудование, расположенное ниже по потоку, может не выдержать объем жидкой пробки, испускаемой в ходе прорыва. Обычно прорыв газа обнаруживают как высокое давление в первом газожидкостном сепараторе. Если это давление достаточно высокое, то системой безопасности производственной установки может быть приведен в действие механизм аварийного выключения, который закроет предохранительные клапаны в системе с целью отключения трубопровода от производственной установки. Естественно, это прерывает работу установки. Это означает, что производство прекращается до устранения последствий закупоривания и производство нельзя возобновить, по меньшей мере, в течение нескольких часов, таким образом, это вызывает финансовые издержки, которые могут усугубиться вероятностью того, что производительность на начальной стадии возобновленного производства будет низкой, а затем будет постепенно возвращаться на нормальный уровень.

Хорошо известно, что степень сильных закупориваний можно снизить с помощью закупорки (ручного или частичного закрывания клапана в верхней части вертикальной трубы). Это можно понять при рассмотрении системы в условиях отсутствия образования закупориваний. Если начинается небольшое увеличение количества удерживаемой жидкости в вертикальной трубе, ее увеличенная масса заставит жидкость замедлиться и отступить. Это приведет к повышению падения давления вдоль вертикальной трубы, поскольку а) давление выше по потоку увеличивается в силу сжатия падающей вниз жидкости и б) давление в верхней части вертикальной трубы падает из-за расширения газа. Повышенное падение давления вдоль вертикальной трубы затем приведет к увеличению скорости потока газа и оттолкнет жидкость в вертикальной трубе вверх, что вызовет накопление жидкости в верхней части вертикальной трубы до отклонения. Если дроссельный клапан (заслонка) открыт сильнее, чем на критическую величину (2^крит), из системы уйдет слишком много жидкости, что приведет к отрицательному отклонению количества удерживаемой жидкости, которое превышает изначальное положительное отклонение. Повышение скорости газа в основании вертикальной трубы вызывает падение давления газа, что приводит к повторному росту количества удерживаемой жидкости. Таким образом, система становится нестабильной, что, в конечном итоге, приводит к появлению сильного закупоривания. Напротив, если дроссельный клапан открыт меньше чем на Ζ'^φΙΓΙ. получаемое снижение количества удерживаемой жидкости меньше изначального отклонения, система становится стабильной и возвращается в состояние, при котором за

- 2 018843 купоривания не образуются.

Чтобы такой подход был эффективным, нужно применять значительную степень закрытия клапана. Это означает высокое обратное давление на скважины, которое приводит к нежелательному снижению скоростей потока текучих сред и, следовательно, производительности в отношении нефти и газа.

Разработка этого традиционного способа описана в νϋ 02/46557. νϋ 02/46557 обеспечивает способ стабилизации многофазного потока, проходящего через трубопровод в вертикальную трубу, путем измерения давления или температуры выше по потоку от точки, в которой образуется основная часть закупоривания. Величины измеренного давления или расчетного давления, полученные на основании измерения температуры, поступают в динамический регулятор с обратной связью, который рассчитывает регулирование выхода по меньшей мере одного контрольного клапана, с целью стабилизации многофазного потока во всей линии. Однако такая система неэффективна в отношении соответствующего снижения образования закупориваний во многих ситуациях, и, следовательно, она является неудовлетворительной.

В опубликованном позднее νϋ 2006/120537 описан способ и системы для автоматического регулирования потока в системе, включающей поточную линию, вход и выход поточной линии, и регулировочный клапан, расположенный на выходе поточной линии. Описано, что данный способ может включать следующие стадии: регулирование зазора клапана или заслонки с помощью регулирующего устройства; измерение или расчет пропускной способности или давления выше по потоку от клапана или заслонки, или разности давления в клапане или заслонке, или плотности текучей среды или температуры текучей среды или любой комбинации перечисленного, и открывание клапана или заслонки; определение наличия внезапного падения любой из вышеуказанных измеренных или расчетных величин; принятие решения о наличии или скором возникновении жидкой пробки в поточной линии, на основе измерений или расчетов, и, если определено, что жидкая пробка образовалась или в скором времени образуется, увеличение зазора клапана или заслонки на необходимое значение в соответствии с измерениями или расчетами; прекращение любых дополнительных манипуляций клапана или заслонки до момента окончания ненулевого промежутка времени; повторение вышеуказанных стадий. Работа способа и систем, описанных в νϋ 2006/120537, зависит от стадий точных логических решений и, следовательно, обеспечивает регулирование периодического действия. Считают, что способ и системы, описанные в νϋ 2006/120537, обеспечивают лучшее управление поточной линией, чем способ и системы, описанные в νϋ 02/46557. Однако эти способы и системы также являются неэффективными в отношении адекватного снижения образования закупориваний в некоторых ситуациях.

Например, одна из ситуаций, в которых такие известные способы и системы не являются эффективными, представляет собой образование гидродинамических закупориваний.

Таким образом, по-прежнему существует необходимость в улучшенном способе снижения образования закупориваний, успешно снижающем степень закупориваний потока в различных формах, включая сильные закупоривания и/или гидродинамические закупоривания.

При создании настоящего изобретения эти требования были учтены.

В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения обеспечивается способ снижения образования закупориваний в многофазной системе текучих сред, протекающих через трубопровод, который включает первую часть и вторую часть, отклоненную вверх относительно первой части, причем многофазный поток текучих сред включает газовую фазу и жидкую фазу, способ включает следующие стадии:

а) определение давления в трубопроводе выше по потоку от области образования закупориваний;

б) определение давления в трубопроводе ниже по потоку от области образования закупориваний;

в) определение действительной разности давления в области образования закупориваний путем вычитания давления ниже по потоку, определенного на стадии б) из давления выше по потоку, определенного на стадии а);

г) определение погрешности между целевой разностью давления и действительной разностью давления;

д) создание сигнала, включающего первый компонент, пропорциональный погрешности, и второй компонент, пропорциональный скорости изменения погрешности со временем; и

е) применение сигнала, созданного на стадии д), для регулирования регулировочной заслонки, расположенной ниже по потоку от зоны образования закупориваний, с целью стабилизации изменений, связанных с действительной разностью давления, во времени.

В способе также действительную разность давления определяют путем вычитания потери давления на трение вдоль зоны образования закупориваний из действительной разности давления, определенной на стадии в).

Способ, кроме того, может дополнительно включать определение количества удерживаемой жидкости в зоне образования закупориваний на основе действительной разности давления и/или в котором погрешность определяется на стадии г) и означает погрешность между целевым количеством удерживаемой жидкости и действительным количеством удерживаемой жидкости, для того чтобы регулирование на стадии е) стабилизировало изменения в количестве удерживаемой жидкости, во времени.

Кроме того, количество удерживаемой жидкости означает плотность смеси.

- 3 018843

С получением выгоды было обнаружено, что способ по настоящему изобретению может обеспечить возможность снижения образования сильных и/или гидродинамических закупориваний. Более того, предполагается, что данный способ может позволить снижать образование закупориваний, вызванных другими причинами, например, известными лицами, квалифицированными в данной области техники.

Как правило, стадия а) может включать определение давления в трубопроводе выше по потоку от второй части трубопровода.

Как правило, стадия б) может включать определение давления в трубопроводе ниже по потоку от второй части трубопровода, но выше по потоку от регулируемой заслонки.

Предпочтительно потерю давления на трение можно определить с использованием многофазной модели или, если скорость потока известна или ее можно легко определить, с применением действительных данных с установки.

Способ может включать определение погрешности между более чем одним из следующих параметров: целевой и действительной разностью давления; целевым и действительным гидростатическим напором; целевым и действительным количеством удерживаемой жидкости и целевой и действительной плотностью смеси.

В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения обеспечивается система для снижения образования закупориваний в многофазном потоке текучих сред, проходящем через трубопровод, включающий первую часть и вторую часть, отклоненную вверх по отношению к первой части, причем многофазный поток текучих сред включает газовую фазу и жидкую фазу, данная система включает:

I) первый датчик, предназначенный для измерения давления в трубопроводе выше по потоку от зоны образования закупориваний;

II) второй датчик, предназначенный для измерения давления в трубопроводе ниже по потоку от зоны образования закупориваний;

III) средства определения действительной разницы между давлением, измеренным выше по потоку, и давлением, измеренным ниже по потоку;

IV) средства для определения погрешности между целевой разностью давления и действительной разностью давления;

V) средства для создания сигнала, включающего первый компонент, пропорциональный погрешности, и второй компонент, пропорциональный скорости изменения погрешности, со временем, которое можно применять для регулирования положения регулировочной заслонки, расположенной ниже по потоку от зоны образования закупориваний, с целью стабилизации изменений, связанных с действительной разностью давления, во времени.

Система, кроме того, может включать средства для вычитания потери давления на трение вдоль зоны образования закупориваний, и в которой действительную разность давления определяют путем вычитания потери давления на трение из измеренной разности давления.

Также система может включать средства для определения количества удерживаемой жидкости в зоне образования закупориваний на основе действительной разности давления и/или в которой определяемая погрешность означает погрешность между целевым количеством удерживаемой жидкости и действительным количеством удерживаемой жидкости.

Зоной образования закупориваний можно считать часть трубопровода, в которой образуются закупоривания. Она может простираться вдоль первой части трубопровода на несколько десятков метров от точки, в которой первая часть трубопровода соединена со второй частью трубопровода, и может проникать во вторую часть трубопровода. В случаях образования сильного закупоривания пробка может достигать верха второй части трубопровода. Первый и второй датчики предпочтительно расположены близко к концам зоны образования закупориваний. Хотя датчики давления могут быть расположены дальше от зоны образования закупориваний, их чувствительность снижается с увеличением расстояния от места их расположения до зоны образования закупориваний. Если вторая часть трубопровода представляет собой вертикальную трубу, регулировочная заслонка расположена около ее верхнего конца. В этом случае второй датчик расположен ниже по потоку от окончания зоны образования закупориваний около ее конца, поскольку этот датчик расположен в непосредственной близости от регулировочной заслонки выше по потоку от нее.

Будет оценено, что при гидродинамических закупориваниях пробка может образовываться выше по потоку на некотором удалении от области, в которой первая часть трубопровода присоединена ко второй части трубопровода, например в первой части трубопровода на некотором расстоянии от зоны закупоривания. Следовательно, что касается гидродинамических закупориваний, пробка может и не образовываться в зоне образования закупориваний, в том смысле, в котором это выражение используется в настоящем описании (то есть? как описано в предыдущем абзаце). Тем не менее, понятно, что гидродинамическое закупоривание по-прежнему оказывает свое воздействие при прохождении через зону образования закупориваний. Соответственно далее будет понятно, что способ и оборудование по настоящему изобретению можно применять для снижения гидродинамических закупориваний, равно как и сильных закупориваний.

Было обнаружено, что при отслеживании разницы между давлениями выше по потоку и ниже по

- 4 018843 потоку (разность давления) и при регулировании положения заслонки в ответ на изменения указанной разности давления, можно достичь улучшенного снижения образования закупориваний. Разность давления обеспечивает показатель гидростатического напора вдоль пробки; чем выше разность давления, тем больше размер пробки. Кроме того, поскольку при измерениях учитывается давление в конце зоны образования закупориваний, находящихся ниже по потоку, измерения также отражают движение пробки. Отслеживание разности давления вдоль зоны образования закупориваний, таким образом, обеспечивает способ непосредственного обнаружения роста и движения пробки.

Напротив, значение давления выше по потоку связано с падением давления в заслонке. Соответственно давление выше по потоку напрямую не отражает природу пробки или ее передвижение, поскольку воздействие падения давления в заслонке скрывает изменения давления выше по потоку, связанные с ростом пробки. Таким образом, действия на основании изменений давления выше по потоку не дают такого же эффекта, как действия на основе изменений падения давления вдоль зоны образования закупориваний.

На фиг. 16 показана схема поточной линии, включающей отклоненную вверх часть (например, вертикальную трубу), ниже по потоку от которой находится регулируемая заслонка. Давление выше по потоку (Р₁), давление ниже по потоку (Р₂) от заслонки, давление ниже по потоку от зоны образования закупориваний, но выше по потоку от заслонки (Р₃) и падение давления в заслонке АР_клапан показаны на фиг. 16.

В общем, давление выше по потоку (Р₁) представляет собой сумму четырех величин: давления ниже по потоку от заслонки (Р₂); гидростатического напора текучей среды (ДР_1еа4) в отклоненной вверх части трубопровода; потери давления на трение (ДР_{£г1С11ОП}.) и падения давления в заслонке (АР_та[_те).

Д = Р₂ + ДР_ИаЛи ⁺ Уравнение (1)

С целью обеспечения стабильности потока в трубопроводе (например, в вертикальной трубе) обычно желательно поддерживать постоянное количество удерживаемой жидкости или плотность смеси в зоне образования закупориваний или в отклоненной вверх части трубопровода. При управлении клапаном с целью поддержания постоянного профиля количества удерживаемой жидкости или плотности смеси пропускные способности в отношении жидкости на входе и на выходе из зоны образования закупориваний равны, таким образом обеспечиваются условия устойчивого потока.

Если считать бесконечно тонким поперечное сечение трубопровода, по которому проходит многофазный поток текучей среды, включающей газовую фазу и жидкую фазу, количество удерживаемой жидкости представляет собой отношение площади, занятой жидкой фазой Л_ъ к площади поперечного сечения трубопровода А, то есть ε,Λ

Л уравнение(2)

Понятно, что это свойство безразмерно. В этом виде можно выражать целевое количество удерживаемой жидкости.

Среднее количество удерживаемой жидкости по длине трубопровода (например, в зоне образования закупориваний или в вертикальной трубе) можно получить с помощью интегрирования. В этом виде можно также выразить целевое количество удерживаемой жидкости для данного трубопровода.

Плотность многофазной текучей среды (плотность смеси р_тк) можно выразить следующим образом:

^ει.Ρι.+$ уравнение (3), в котором р_ъ представляет собой плотность жидкой фазы, а р_д представляет собой плотность газовой фазы. Целевую плотность смеси можно рассчитать с помощью анализа соотношения двух фаз в имеющейся текучей среде в течение времени.

В отклоненной вверх части трубопровода, например в вертикальной трубе, гидростатический напор ДР_Ьеа<1 можно выразить следующим образом:

- Рта 1ё³’^П Ф уравнение (4), в котором 1 представляет собой длину части трубопровода, д представляет собой ускорение свободного падения, а φ представляет собой угол наклона. Следует отметить, что это уравнение подразумевает, что рассматриваемая часть трубопровода представляет собой гипотенузу треугольника. В реальности, как правило, угол отклонения отклоненной вверх части трубопровода, например вертикальной трубы, может изменяться по ее длине, например, эта секция может быть дугообразной, изогнутой или коленчатой. Соответственно расчеты могут быть немного более сложными; например, может быть необходимо учесть количество более коротких подсекций рассматриваемой части трубопровода.

В особом случае, когда часть трубопровода является вертикальной ~ Рт:Р8 уравнение (5), в котором 11 представляет собой разность по высоте между верхней и нижней частями трубопровода (то есть 1=1 и δίηφ=1).

- 5 018843

При рассмотрении части трубопровода известной длины 1 с постоянным углом наклона φ будет понятно, что переменными величинами в уравнении 4 или уравнении 5 могут быть только ДР_Ьеа3 и р_т1Х. В самом деле, ДР_Ьеа3 пропорционально р_т1Х.

Таким образом, с целью снижения до минимума изменений ДР_Ьеа3 необходимо снизить до минимума изменения р_тк. Дополнительно, будет понятно, что уравнение 3 можно подставить в уравнение 4 или уравнение 5. Соответственно снижения образования закупориваний можно добиться с использованием в качестве регулируемых величин плотности смеси р_т1Х или количества удерживаемой жидкости е_ь.

В соответствии с настоящим изобретением было обнаружено, что характеристики способа или системы регулирования или снижения образования закупориваний улучшаются при использовании падения давления вдоль зоны образования закупориваний (то есть Р₁-Р₃). Осуществление работы, таким образом, обеспечивает улучшенное указание действительного количества удерживаемой жидкости или плотности смеси в зоне образования закупориваний, поскольку динамика в заслонке на вычисления не влияет.

Таким образом, давление выше по потоку Р₁ можно выразить в соответствии со следующим уравнением:

Р - Р 4. ДР 4- ДР ¹ Г- ^1ХГ_}т Г1АГ_{кгаЛ уравнение}

В случаях сильных закупориваний колебания гидростатического напора ДРь_еаа будут значительно выше, чем остальные параметры уравнения 1. Соответственно, как известно в данной области техники, может быть возможным регулирование закупоривания с использованием измерений только давления выше по потоку Р₁. В соответствии с настоящим изобретением, однако, из уравнения 6 будет понятно, что величина падения давления в зоне образования закупоривания (Р₁-Р₃) представляет собой сумму потери давления на трение ДР_£г1С1юп и падения гидростатического напора ДР_Ьеа3.

В случае сильного закупоривания потеря давления на трение ДР_£г1С1юп в ходе стадий образования и роста пробки (стадия I и стадия II соответственно) относительно незначительна, а падение давления в зоне образования закупориваний (Р₁-Р₃) обеспечивает хорошую оценку гидростатического напора в зоне образования закупориваний. Аналогичным образом, в отклоненных вверх на большой угол или длинных частях трубопровода гидростатический напор будет сильно превышать потерю давления на трение.

Положение дел не такое простое в случае проточной системы, в которой потеря давления на трение ДР_{£г1С11ОП} может оказывать относительно значительное воздействие на общее падение давления (Р₁-Р₃) и его нельзя не учитывать. Для длинных трубопроводов, по которым текучая среда проходит с большой скоростью, потеря давления на трение может составлять от 20 до 50% общего падения давления в части трубопровода. В таких случаях гидростатический напор ДР|_|е,„| нельзя использовать для правильной индикации количества удерживаемой жидкости или плотности смеси в отклоненной вверх секции трубопровода.

Будет хорошо понятно, что игнорирование потери давления на трение в таком случае приведет к несоответствующему и, в конечном счете, нестабильному регулированию, поскольку падение давления на трение противодействует гиростатическому напору.

В системе с небольшим трением увеличение падения давления в части трубопровода принимают как снижение общей скорости потока жидкости, что соответствует образованию и росту жидкой пробки. Откликом регулятора было бы открывание заслонки.

Напротив, в системе с большим трением падение давления соответствует увеличению скорости потока, поскольку потеря давления на трение находится в квадратичной зависимости от скорости потока. В сущности, поведение потока в этом случае обратное по отношению к системе, в которой основное влияние имеет гидростатический напор.

Следовательно, понятно, что можно ошибочно считать, что увеличение скорости потока влияет на рост пробки, что ведет к открыванию заслонки. Увеличение зазора заслонки дополнительно увеличит скорость потока, что повысит потерю давления на трение в зоне образования пробки. Под этим, в свою очередь, можно ошибочно понять увеличение роста пробки, что приведет к дополнительному увеличению зазора клапана и увеличению скорости потока, поступающего в сепаратор.

Аналогично, падение скорости потока приведет к снижению падения давления в трубопроводе. Если в способе регулирования потеря давления на трение не принимается в расчет, то падение давления можно принять за прорыв пробки, что приведет к дополнительному закрыванию заслонки. Это, в свою очередь, замедлит поток текучей среды, таким образом снизится потеря давления на трение ДР_{£г1с41ОП}. Затем падение давления в части трубопровода может снизиться, что может привести к последующему закрыванию заслонки.

Следовательно, понятно, что поток в системе может быстро снизиться и стать нестабильным, если в способе регулирования не учитывается потеря давления на трение. Соответственно иногда может быть предпочтительным определение истинного гидростатического напора (то есть измеряемая разность давления с поправкой на потери при трении).

В случае если в вертикальной трубе наблюдается образование закупориваний при относительно высоких скоростях потока, природа закупориваний может быть гидродинамической. Следовательно, поток,

- 6 018843 поступающий в основание вертикальной трубы (то есть в место, где первая часть трубопровода соединяется со второй частью трубопровода), может включать несколько больших газовых пузырей, перемежающихся с несколькими мостиками жидкости. По мере вхождения одного или более газовых пузырей в отклоненную вверх часть вертикальной трубы гидростатический напор в ней снизится, что приведет к ускорению потока. По мере усиления потока потеря давления на трение также увеличится. Если увеличение трения компенсирует снижение гидростатического напора, заметного увеличения давления выше по потоку может не происходить. Соответственно способы, зависящие только от измерения давления выше по потоку, известные в данной области техники, не будут эффективными при снижении гидродинамических закупориваний.

Напротив, в соответствии с настоящим изобретением, изначально, снижение гидростатического напора можно легко заметить по снижению падения давления в вертикальной трубе, и закрывание заслонки по сигналу регулятора будет правильным. Дополнительно, потенциально нежелательной ситуации, в которой регулятор закрывает заслонку слишком сильно, что приводит к замедлению текучей среды и дополнительному снижению падения давления в вертикальной трубе, можно избежать или снизить степень ее воздействия при принятии в расчет потери давления на трение.

Потеря давления на трение представляет собой квадратичную функцию от скорости потока жидкости, и из многофазной модели или, если скорость потока известна или легко определима, из реальных данных установки, например падения давления в горизонтальной секции трубопровода, можно определить конкретное соотношение. Лицам, квалифицированным в данной области техники, хорошо известны другие способы измерения или расчета скорости потока.

На фиг. 2 показано (б) изменение давления выше по потоку от зоны образования закупориваний, (а) изменение давления ниже по потоку от зоны образования закупориваний и (в) изменение разности между давлениями выше по потоку и ниже по потоку (разность давления). Видно, что вид графика разности давления отличается от графика давления выше по потоку, и это отличие соответствует колебаниям давления ниже по потоку. Профиль разности давления не только опережает профиль давления выше по потоку, в данном случае примерно на 5 мин, но падения и увеличения разности давления являются более резкими и выраженными, чем падения и увеличения давления выше по потоку.

Соответственно способ и система по настоящему изобретению не только реагируют быстрее, но также обеспечивают более агрессивное регулирование, по сравнению с системой, которая действует, только опираясь на изменения давления выше по потоку. Способ и система по настоящему изобретению, следовательно, имеют лучший отклик, чем известные системы, предназначенные для снижения образования закупориваний, включая сильные закупоривания.

Более подробно, в момент, когда давление выше по потоку достаточно для преодоления гидростатического давления жидкой пробки, газовая фаза начинает проникать в отклоненную часть трубопровода. По мере увеличения количества удерживаемого газа в отклоненной вверх части, что ведет к выдавливанию жидкости вверх и из отклоненной вверх части, гидростатический напор жидкости и количество удерживаемой жидкости снижаются. Продолжающееся снижение гидростатического напора жидкости при разряжении ведет к ускоренному выходу остаточной жидкости из отклоненной вверх части. В ходе этого процесса как разность давления, так и количество удерживаемой жидкости снижаются от максимального значения до минимального. Способ и система по настоящему изобретению реагируют путем перемещения регулировочной заслонки в положение с меньшим зазором в ответ на снижение разности давления. В силу различия профилей разности давления и давления выше по потоку перемещение заслонки происходит раньше и быстрее, чем в системах, отвечающих только на изменение давления выше по потоку. В таких системах прорыв пробки изначально скрыт повышенным падением давления в заслонке. Более чувствительный отклик на движение пробки, обеспечиваемый настоящим изобретением, позволяет осуществлять более постепенное извлечение пробки из верхней части отклоненной вверх секции и, кроме того, позволяет поддерживать повышенное давление выше по потоку, что снижает степень закупоривания на следующем цикле.

Аналогично, по мере образования закупоривания, количество удерживаемой жидкости, которое отражается в разности давления, увеличивается раньше, быстрее и сильнее, по сравнению с давлением выше по потоку, как видно на фиг. 2. Способ и система по настоящему изобретению перемещают заслонку в положение с большим зазором в ответ на увеличение разности давления. В соответствии с этим, настоящее изобретение заставляет заслонку открываться на более ранней стадии процесса образования закупориваний. Конечное снижение падения давления в заслонке может вызвать движение пробки вверх по отклоненной вверх части трубопровода. Поскольку заслонка была открыта в более ранний момент процесса образования закупоривания, по сравнению со способами, реагирующими только на давление выше по потоку, пробка имеет меньший размер и ее легче переместить вверх по отклоненной части трубопровода.

Поскольку способ и система по настоящему изобретению действуют в более ранний момент цикла образования закупоривания, они тем самым позволяют регулировать закупоривание при большем зазоре заслонки, то есть средний зазор заслонки может быть больше, по сравнению с системами, регулирующими положение заслонки в ответ только на давление выше по потоку. Это выгодным образом также по

- 7 018843 зволяет достигать большей производительности скважины в отношении жидкости и газа.

Кроме того, поскольку амплитуда колебаний разности давления выше, чем амплитуда колебаний давления выше по потоку, что видно из фиг. 3 (более подробно описано ниже), профиль разности давления обеспечивает более четкий сигнал, по сравнению с профилем давления выше по потоку, даже после того, как система по настоящему изобретению была приведена в действие с целью снижения закупориваний.

В случае гидродинамических закупориваний, по мере того как газовый пузырь проходит по второй части трубопровода, будет наблюдаться соответствующее снижение действительной разности давления. Такое снижение разности давления наблюдается в основном вследствие снижения гидростатического напора во второй части трубопровода. Следовательно, заслонка будет переведена в более закрытое положение с целью противодействия снижению гидростатического напора. После прохождения пузыря через клапан может наблюдаться повышение гидростатического напора (на что указывает увеличение измеряемой разности давления). В ответ на это увеличение измеряемой разности давления заслонка будет перемещена в более открытое положение с целью облегчения потока мостика жидкости, следующего за пузырем, и поддержания профиля количества удерживаемой жидкости, по существу, на постоянном уровне во второй части трубопровода.

Путем отслеживания количества удерживаемой жидкости или плотности смеси во второй части трубопровода (отклоненной вверх) и регулирования положения заслонки в ответ на изменения количества удерживаемой жидкости или плотности смеси можно обеспечить улучшенное снижение образования закупориваний. В случае сильных закупориваний было обнаружено, что чем выше количество удерживаемой жидкости во второй части трубопровода, тем больше размер пробки. Кроме того, поскольку при измерениях принимается во внимание давление в конце зоны образования закупориваний, измерения также отражают движение пробки. Отслеживание количества удерживаемой жидкости на основании разности давления в зоне образования закупориваний, таким образом, обеспечивает способ непосредственного обнаружения роста пробок и их передвижения.

С получением преимущества, способы и системы по настоящему изобретению могут снижать или снижать до минимума колебания измеряемой разности давления или количества удерживаемой жидкости. Следовательно, в случае, когда измеряемую разность давления можно считать разумной аппроксимацией изменений гидростатического напора (например, в случае сильных закупориваний), будет понятно, что способ и системы по настоящему изобретению с обеспечением выгоды снижают до минимума (или снижают) колебания гидростатического напора. В самом деле, в идеальном случае способ и система по настоящему изобретению могут позволить обеспечение поддержания гидростатического напора на, по существу, постоянном уровне.

В ходе работы давление выше по потоку и ниже по потоку можно определять непрерывно с целью непрерывного получения сигнала. Соответственно настоящее изобретение может обеспечить способ непрерывного регулирования, позволяющего снижать образование закупориваний.

Первая часть трубопровода обычно является горизонтальной или имеет небольшой наклон вниз в направлении второй части.

Фиг. 11 представляет собой обобщенный график (бифуркационную кривую), на котором отображено изменение давления выше по потоку от зоны образования закупориваний на оси у и степень открывания заслонки на оси х. График можно разделить на три области (I, II, III). Первая область (I) соответствует устойчивому режиму потока в отсутствие колебаний при малом зазоре заслонки, причем давление падает с увеличением зазора в заслонке. Вторая (II, ограничена вертикальными пунктирными линиями) и третья (III) области соответствуют нестабильному не колебательному режиму потока. Соответственно в таком режиме могут наблюдаться закупоривания потока. В потоке с закупориваниями, показанном на фиг. 11, давление может меняться от максимального (Р_тах) до минимального (Р_тт). Разницу Р_тах и Р_ттможно назвать амплитудой закупориваний. В третьей области (III) значения Р_тах и Р_тт не меняются в значительной степени с изменением зазора заслонки. Разница между Р_тах и Р_тт во всей третьей области (III) относительно постоянна. Однако во второй области (II) разница между Р_тах и Р_тт изменяется, поскольку с увеличением зазора заслонки значения Р_тах и Р_тт расходятся. Соответственно будет понятно, что эффективное регулирование можно обеспечить путем осуществления работы заслонки в пределах второй области (II), поскольку в этой области относительно небольшие изменения зазора заслонки имеют гораздо более заметный эффект. Напротив, при работе заслонки в третьей области (III) регулирование практически не достигается, поскольку в третьей области изменение положения заслонки практически не воздействует на амплитуду закупориваний.

Настоящее изобретение может включать регулятор для создания сигнала, предназначенного для регулирования положения регулировочного клапана (заслонки). Было найдено, что подходит пропорционально-интегрально-дифференциальный регулятор (ПИД-регулятор). Выход параллельной формы ПИДрегулятора можно представить в следующем виде:

оШри! = е(/) + к, ,|е(г)</т + ⁰ ' уравнение 7,

- 8 018843 в котором к_р представляет собой коэффициент пропорциональности и может принимать значения от -ж до ж;

е(1) представляет собой погрешность между целевой разностью давления (заданным значением регулятора) и действительной разностью давления в данный момент времени, и ее рассчитывают путем вычитания действительной разности давления из целевой разности давления;

к₁ представляет собой коэффициент интегрирования и может составлять от 0 до ж;

е(т) представляет собой погрешность в момент τ, до момента ΐ;

ка представляет собой коэффициент производной и может составлять от 0 до ж;

ΐ представляет собой время.

Другие подходящие формы ПИД-регулятора, например серия ПИД-регуляторов, хорошо известны лицам, квалифицированным в данной области техники.

ПИД-регуляторы обычно применяют в системах регулирования, и они доступны в продаже и поставляются, например, фирмами Нопсу\\'с11 или Ешегаоп. Однако особенно успешного снижения закупориваний удавалось добиться при установке коэффициента интегрирования ПИД-регулятора равным 0. В этом случае регулятор эффективно работает только в качестве пропорционально-дифференциального (ПД) регулятора, поскольку интегральное действие не осуществляется.

Включение функции расчетов производной в системе регулирования встречается относительно редко, поскольку это может вызвать избыточные изменения выходного сигнала, если сигнал измерительной аппаратуры имеет высокий уровень шума. Однако было обнаружено, что системы для текучих сред, в которых используется настоящее изобретение, можно рассматривать как нестабильные с незамкнутым контуром и что применение только пропорциональных и дифференциальных расчетов (то есть без интегрирования) может обеспечить улучшенный отклик в закрытом контуре по сравнению с применением только пропорционального действия или только пропорционального и интегрального действия.

Применение только пропорционального и дифференциального действия позволяет способу по настоящему изобретению иметь улучшенную чувствительность и реагировать быстрее, чем при использовании только пропорционального действия или пропорционального плюс интегрального действия. Дифференциальное действие позволяет осуществлять заблаговременную настройку, которая быстро стабилизирует систему текучих сред.

Интегральная часть ПИД-регулятора имеет задержку отклика, более конкретно, задержку в закрытом контуре, которая, как было обнаружено, снижает характеристики регулирования.

Значение установленного параметра (который может представлять собой целевую разность давления или целевой истинный гидростатический напор либо целевое количество удерживаемой жидкости или целевую плотность смеси) регулятора может влиять на степень (амплитуду) возникающего закупоривания. Повышение значения установленного параметра приводит к уменьшению среднего зазора заслонки, что замедляет поток жидкости из вертикальной трубы, что, в свою очередь, снижает образование закупориваний. Однако обратным эффектом такой работы является снижение производительности. Напротив, снижение установленного значения вызывает увеличение среднего зазора заслонки и при этом достигается снижение среднего давления выше по потоку. Однако это может снизить стабильность системы текучих сред.

Значение установленного параметра можно выбирать вручную, например, с участием оператора, с целью снижения степени закупоривания до удовлетворительного уровня. Хотя высокое значение может эффективно снижать образование закупориваний, производительность при этом сильно снижается, поскольку средний зазор заслонки уменьшается. Соответственно предпочтительно выбирать значение устанавливаемого параметра с целью достаточного снижения закупориваний, снижая, таким образом, сопутствующие нарушения в работе производственной установки до приемлемого уровня, с одновременным снижением до минимума последующего уменьшения потока текучей среды, поступающей из трубопровода. Оператор выбирает значение параметра на основании поведения системы текучих сред в более ранний период времени. На основании анализа давлений выше и ниже по потоку от зоны образования закупориваний и, следовательно, на основании разности давления и/или количества удерживаемой жидкости в течение определенного промежутка времени нормальной работы оператору будет очевидно, каким низким должно быть значение целевой разности давления или количества удерживаемой жидкости, чтобы снизить образование закупориваний в достаточной степени.

Однако было обнаружено, что поведение системы текучих сред и, следовательно, среднее давление выше по потоку может изменяться со временем. Таким образом, было найдено, что желательно изменять значение устанавливаемого в регуляторе параметра со временем. При изменении значения в ПДрегуляторе, например целевой разности давления, можно регулировать среднее давление выше по потоку.

Значение можно изменять вручную со временем с участием оператора, но это может требовать некоторых временных затрат. Однако в особенно выгодном предпочтительном варианте настоящее изобретение может включать главный регулятор, предназначенный для автоматической настройки устанавливаемого параметра ПД-регулятора, который в этом случае можно назвать подчиненным регулятором.

- 9 018843

Таким способом, настоящее изобретение автоматически изменяет устанавливаемое значение в подчиненном регуляторе с целью поддержания давления выше по потоку на желаемом уровне. Такая автоматическая настройка устанавливаемого параметра в подчиненном регуляторе главным регулятором является точной и почти не требует вмешательства людей.

Динамика процесса в главном контуре сильно замедлена по сравнению с подчиненным контуром. Соответственно работа главного регулятора обеспечивает медленное регулирование установленного параметра подчиненного регулятора. Этого можно достичь путем обеспечения пропорционального положительного интегрального действия главного регулятора (ПИ), при этом давление выше по потоку от зоны образования закупориваний является входным сигналом.

Подходящим образом регулятор представляет собой ПИД-регулятор, описанный выше, в котором коэффициент производной установлен равным 0. Соответственно определяют погрешность между установленным в главном регуляторе значением и давлением выше по потоку от зоны образования закупориваний, и выходной сигнал главного регулятора включает компонент, пропорциональный погрешности главного регулятора, и компонент, пропорциональный погрешности, проинтегрированной по времени. Главный ПИ-регулятор может иметь низкое пропорциональное действие и длительное время интегрирования (порядка нескольких часов). Установленное значение главного регулятора представляет собой желаемое давление выше по потоку и его устанавливает оператор на основании наблюдений за давлением выше по потоку от зоны образования закупориваний, перед осуществлением работы способа и системы по настоящему изобретению.

Хотя устанавливаемый параметр подчиненного ПД-регулятора можно устанавливать вручную, как описано выше, с целью достижения успешного снижения образования закупориваний, если главный регулятор применяют для автоматической настройки устанавливаемого значения подчиненного ПДрегулятора, в настоящем изобретении осуществляется непрерывное регулирование как снижения закупориваний, так и производительности, с большой точностью и при меньшем вмешательстве человека.

В особенно предпочтительных вариантах настоящего изобретения обеспечены способы ограничения диапазона, в котором регулятор может настраивать положение заслонки. Это положение регулирующей заслонки можно ограничить в пределах нижней и верхней границ, которые могут быть как больше, так и меньше нормального среднего положения заслонки. Например, нижняя и верхняя границы могут быть соответственно меньше или больше нормального среднего рабочего положения заслонки на значение до 30, до 20 или, необязательно, до 10%.

Хотя предоставление заслонке возможности свободно двигаться без ограничений, под контролем способа и системы по настоящему изобретению, может позволить полностью избежать образования закупориваний, такое интенсивное использование заслонки увеличивает износ клапана, а это нежелательно. Было обнаружено, что образование закупориваний можно снизить в адекватной степени, даже если открывание/закрывание заслонки находится в определенных пределах, причем это также снижает износ клапана (заслонки). Таким образом, может быть желательным выбор пределов, которые позволят настоящему изобретению работать эффективным образом, при котором перемещение (и, следовательно, износ) клапана снижено до минимума, например, такие пределы могут представлять собой вторую область (II) на фиг. 11.

Со временем давление в скважине или подземном резервуаре, из которого сырье поступает в трубопровод, в котором возможно образование закупориваний, может меняться, например оно может снижаться по мере опустошения резервуара. Вследствие этого, регулятор может попытаться уменьшить или увеличить зазор заслонки с целью поддержания желаемой разности давления в зоне образования закупориваний, и, таким образом, с целью регулирования амплитуды закупориваний.

С целью обеспечения возможности такого изменения пределы хода заслонки можно изменить. Эти пределы можно настроить вручную с участием оператора или автоматически.

Лицам, квалифицированным в данной области техники, будут хорошо известны различные способы автоматической подстройки пределов под рабочие условия. Пределы, которые автоматически подстраиваются под условия работы, можно назвать динамическими установками ограничений.

Предпочтительный способ осуществления динамических установок ограничений в настоящем изобретении включает расчет скользящего среднего выходного сигнала регулятора. Такое скользящее среднее затем обрабатывается с использованием пары алгебраических расчетных блоков, один из которых определяет желаемую отрицательную область, а другой определяет желаемую положительную область, то есть приемлемые области по обе стороны от нормального среднего положения заслонки, с целью определения верхнего и нижнего пределов ограничений. Хотя желаемые области может выбирать оператор, абсолютные значения пределов определяются автоматически.

В особенно предпочтительных вариантах можно применять фильтр для отфильтровывания шума, возникающего при определении давлений выше и ниже по потоку от зоны образования закупориваний. Например, низкочастотный фильтр может отфильтровывать высокочастотный шум. Таким образом, на определенную разность давления в зоне образования закупориваний может быть наложен шум. С обеспечением выгоды, отфильтровывание шума может позволить предотвратить или снизить нежелательное усиление шума в сигнале, поступающем в заслонку, в силу дифференциального действия регулятора.

- 10 018843

Более того, обеспечение фильтра предоставляет инженеру дополнительное средство настройки регулятора. Например, фильтр может обеспечивать улучшенное регулирование скорости перемещения заслонки. Он также может удалить или снизить необходимость снижения дифференциального действия регулятора.

Далее настоящее изобретение будет описано исключительно с помощью примеров, со ссылкой на приложенные чертежи, на которых показано следующее:

на фиг. 1 - стадии образования закупориваний;

на фиг. 2 - типичные изменения давления выше по потоку, ниже по потоку и разности давления со временем, этот чертеж описан выше;

на фиг. 3 - изменения давления в трубопроводе и положения заслонки до и после применения способа по настоящему изобретению;

на фиг. 4 - схема первого предпочтительного варианта настоящего изобретения;

на фиг. 5а и 5б - примеры перемещения регулировочной заслонки;

на фиг. 6 - измерения, осуществленные в скважине с закупориваниями (А);

на фиг. 7 - измерения, осуществленные в скважине с закупориваниями (А), причем в первом испытании в скважине применен первый предпочтительный вариант настоящего изобретения;

на фиг. 8 - измерения, осуществленные в скважине с закупориваниями (А) во втором испытании;

на фиг. 9 - схема второго предпочтительного варианта настоящего изобретения;

на фиг. 10 - схема третьего предпочтительного варианта настоящего изобретения;

на фиг. 11 - бифуркационная кривая, этот чертеж описан выше;

на фиг. 12 - схема четвертого предпочтительного варианта настоящего изобретения;

на фиг. 13 - схема пятого предпочтительного варианта настоящего изобретения;

на фиг. 14 - измерения, осуществленные в вертикальной трубе (Б), в которой наблюдаются гидродинамические закупоривания;

на фиг. 15 - сравнение измерений разности давления с измерениями истинного гидростатического напора;

на фиг. 16 приведена схема проточной линии, этот чертеж описан выше;

на фиг. 17 - схема шестого предпочтительного варианта настоящего изобретения.

На фиг. 4 показан пример использования настоящего изобретения с целью снижения закупориваний в случае наличия проточной линии и вертикальной трубы. Трубопровод 2 проходит по морскому дну 1 и соединен с вертикальной трубой 3, идущей к производственной установке 4, расположенной на поверхности. Пробки образуются (в случае сильных закупориваний) в месте соединения трубопровода 2 с вертикальной трубой 3. Традиционным образом оператор будет располагать информацией, собранной датчиками давления (не показаны), расположенными вдоль трубопровода 2, которые сообщают оператору длину области трубопровода, в которой наблюдаются закупоривания, то есть длину зоны образования закупориваний.

В соответствии с настоящим изобретением первый датчик давления 5 расположен в трубопроводе 2 выше по потоку от зоны образования закупориваний, а второй датчик давления 6 расположен ниже по потоку от зоны образования закупориваний в вертикальной трубе 3 выше по потоку, в непосредственной близости от заслонки 7 в верхней части вертикальной трубы. Между вторым датчиком давления 6 и регулировочной заслонкой 7 может быть небольшой зазор.

Первый 5 и второй 6 датчики давления непрерывно измеряют давление в трубопроводе (в трубе, идущей по дну моря и в вертикальной трубе) выше по потоку и ниже по потоку от зоны образования закупориваний соответственно.

Подходящие виды датчиков давления 5 и 6 доступны в продаже и известны лицам, квалифицированным в данной области техники. Аналогично, подходящие заслонки 7 доступны в продаже. Как правило, регулировочный клапан с заслонкой включает элементы, представляющие собой настраиваемый ограничитель потока и привод. Закрывание заслонки означает подачу приводу команды закрыть ограничитель потока с целью снижения зазора клапана, через который может проходить поток, в то время как открывание клапана подразумевает подачу приводу команды открыть ограничитель потока с целью увеличения зазора клапана, через который может проходить поток. Регулировочная заслонка обычно частично открыта и, как правило, полностью закрыта только в ходе запланированной остановки производства или экстренного отключения.

Выходной сигнал каждого из датчиков давления 5, 6 передается в средство обработки 8, которое рассчитывает действительную разность давлений выше по потоку и ниже по потоку. Средство обработки может представлять собой ЭВМ или другую систему управления.

Разность давления, вычисленная средством обработки 8, передается в ПИД-регулятор 9, который работает в соответствии с вышеуказанным уравнением (1). Коэффициент интегрирования установлен равным 0, таким образом регулятор 9 работает только как пропорционально-дифференциальный регулятор. Пропорциональный и дифференциальный коэффициенты настраивает инженер в соответствии с хорошо известными методиками настройки, включающими моделирование или применение доступных в продаже программных пакетов настройки.

- 11 018843

Оператор на рабочем месте предварительно задает ПД-регулятору 9 значение параметра (то есть целевую разность давления). Выбор устанавливаемого значения параметра осуществляют на основании наблюдений характеристики образования закупориваний в системе трубопровод/вертикальная труба в данный момент времени. Оператор рассматривает изменения разности давления в недавнее время, определяет среднюю разность давления в этот промежуток времени и выбирает среднее значение в качестве устанавливаемого параметра ПД-регулятора.

ПД-регулятор 9 определяет погрешность между действительной разностью давления и установленным значением и затем рассчитывает выходной сигнал в соответствии с приведенным выше уравнением 1, с использованием значений установленного параметра, коэффициента пропорциональности и коэффициента производной, введенных в ПД-регулятор.

Результат вычислений ПД-регулятора затем передается в средства ограничения 10. Некоторые ПИД-регуляторы имеют встроенные ограничители; некоторые их не имеют, и в этом случае в систему регулирования можно включить отдельный ограничительный функциональный блок 10, как показано на фиг. 4. Например, ограничительный функциональный блок может быть частью ЭВМ.

Инженер предварительно вводит в средство ограничения 10 нижнюю и верхнюю границы. Инженер исследует цикл образования закупориваний в недавнем прошлом с целью определения нормального среднего рабочего положения заслонки. Затем инженер оценивает допустимые уровень закупориваний и их количество, а затем устанавливает верхнюю и нижнюю границы таким образом, чтобы они были соответственно больше и меньше, чем нормальное среднее рабочее положение. Например, верхняя и нижняя границы могут быть на 20% выше и ниже нормального среднего рабочего положения соответственно.

Если результат расчетов ПД-регулятора меньше, чем нижняя граница, выходной сигнал средства ограничения будет равным нижней границе. Если результат расчетов находится между нижней и верхней границами, выходной сигнал средств ограничения будет равняться результату вычислений. Если результат вычислений превышает верхнюю границу, выходной сигнал средства ограничения будет равен верхней границе.

Поскольку действительное положение заслонки 7 регулируется ПД-регулятором 9, целью является установка пределов таким образом, чтобы положение заслонки колебалось со временем равномерно в пределах границ и чтобы заслонка проводила в положении нижней границы примерно такое же время, как и в положении верхней. Пример такой работы приведен на фиг. 5а, на которой положение заслонки отображено на оси х в процентах (от полностью открытого положения), а время отложено на оси у. Видно, что пределы равноудалены в большую и меньшую сторону от среднего положения заслонки. Естественно, положение заслонки может равномерно колебаться в пределах границ, но не достигая их. Если выясняется, что границы не подходят, изменения положения заслонки будут отклонены от средней точки между двумя границами, и если достигается одна или обе границы, заслонка будет проводить больше времени у одной из границ, чем у другой, что видно на фиг. 5б. На фиг. 5б определено, что нормальное среднее положение заслонки превышает подходящее положение. Это означает, что границы установлены на слишком высоком уровне и заслонка проводит больше времени у нижней границы, но не достигает верхней границы. Это можно легко исправить путем настройки границ соответствующим образом.

В качестве альтернативы работу системы управления закупориваниями можно осуществлять в течение одного, двух или более циклов образования закупориваний без изменения границ на основании результатов ПД-регулятора, с целью более конкретного определения нормального среднего положения заслонки. Затем можно установить верхнюю и нижнюю границы на равном удалении выше и ниже от определенного таким образом среднего положения заслонки соответственно.

На фиг. 3 показано давление выше по потоку (б), давление ниже по потоку (а), разность давления (в) (то есть разность давления выше по потоку и давления ниже по потоку) и положение заслонки (г) типичной системы, в которой наблюдаются закупоривания, до применения способа по настоящему изобретению и после применения способа по настоящему изобретению (отражено применением активного регулирования положения заслонки). На верхней вертикальной оси слева отложено давление выше по потоку и давление ниже по потоку. На нижней вертикальной оси слева отложено положение заслонки, а на вертикальной оси справа сверху отложено значение разности давления (шкалы совпадают). Соответственно кривые давления выше по потоку и разности давления наложены друг на друга для облегчения сравнения.

Видно, что кривая разности давления имеет большую амплитуду, чем кривая давления выше по потоку, как до, так и после применения настоящего изобретения, таким образом обеспечено улучшенное определение образования закупориваний и их передвижения, по сравнению с системами, в которых положение заслонки регулируется на основании изменения давления выше по потоку.

На фиг. 3 применяется способ по настоящему изобретению, поскольку разность давления приближается к минимуму, то есть происходит высвобождение пробки. Действие системы регулирования перемещает заслонку в более закрытое положение (линия г), что замедляет выход жидкости. Разность давления снова начинает увеличиваться, что соответствует образованию пробки в нижней части отклоненной вверх части трубопровода. По мере роста разности давления погрешность между действительной разно

- 12 018843 стью давления и целевой разностью давления увеличивается. Кроме того, в этот момент скорость изменения этой погрешности увеличивается. Следовательно, как пропорциональный компонент, так и производный компонент расчетов ПД-регулятора повышаются, что приводит к перемещению заслонки в более открытое положение, что видно из линии (г) на фиг. 3. Это приводит к снижению падения давления в заслонке, что способствует продвижению закупоривания верх по вертикальной трубе.

Когда разность давления достигает максимума и затем начинает снижаться, то есть когда пробка достигает верхней части подъема и начинает высвобождаться, дифференциальный компонент переходит от положительного к отрицательному значению, таким образом выходной сигнал ПД-регулятора начинает уменьшаться. Кроме того, по мере снижения разности давления уменьшается и пропорциональный компонент, который также вызывает уменьшение выходного сигнала ПД-регулятора. Соответственно зазор заслонки уменьшается, что видно из линии (г) на фиг. 3.

Если выходной сигнал ПД-регулятора достигает верхнего и/или нижнего пределов, заслонка просто открывается/закрывается в допустимой степени, таким образом характеристика образования закупориваний устанавливается на приемлемом уровне, хотя, возможно, и не устраняется полностью.

Положение заслонки регулируют в соответствии с настоящим изобретением в реальном времени в ответ на изменения разности давления. Как и в случае любой вычислительной системы, существует некоторая задержка расчетов.

Однако эта задержка настолько мала, особенно по отношению к частоте цикла образования закупориваний, что ее можно не учитывать.

Характеристики известной скважины, подверженной образованию закупориваний (скважины (А)) приведены на фиг. 6. В скважине наблюдаются сильные закупоривания, поэтому ее часто отключали с целью восстановления давления выше по потоку. Линия (б) на фиг. 6 отображает постепенное увеличение давления выше по потоку со временем, в то время как скважина не работает и заслонка полностью закрыта. После увеличения давления на дне скважины (эквивалентного давлению выше по потоку при закупориваниях в скважинах, что описано в данном примере) заслонку (линия (б)) открывают с целью возобновления производства. В этот момент давление на дне скважины быстро снижается. В этот момент давление ниже по потоку (линия (а)) также уменьшается. Затем значения давлений начинают колебаться по мере накопления закупоривания в силу уменьшенного давления на дне скважины. Через некоторое время закупоривание становится слишком сильным и скважину снова закрывают, что показано на линии (в), отображающей положение заслонки.

На фиг. 7 показано влияние осуществления способа по настоящему изобретению на скважину (А) в первом испытании. Давление выше по потоку от зоны образования закупориваний отображено линией (а); давление ниже по потоку от зоны образования закупориваний отображено линией (б); разность давления отображена линией (в); положение заслонки отображено линией (г).

Система работала в течение первого промежутка времени в соответствии с традиционным способом, описанным выше со ссылкой на фиг. 6. Однако вместо того, чтобы образование закупоривания ухудшилось до такой степени, чтобы скважину пришлось отключить, управление заслонкой передавали способу и оборудованию по настоящему изобретению во второй промежуток времени, который длился двое суток.

В ходе второго промежутка времени положение клапана динамически регулировали с помощью выходного сигнала оборудования по настоящему изобретению. Средства ограничения обеспечивают такую работу, при которой зазор заслонки не уменьшается ниже 45% и не увеличивается выше 70% от полностью открытого положения. Видно, что степень закупориваний снижается в ходе второго промежутка времени, об этом свидетельствуют уменьшения амплитуды графиков давления выше по потоку и разности давления.

На фиг. 8 показаны результаты второго аналогичного испытания, осуществленного в той же самой скважине, в течение 23 суток. Единственное дополнительное различие состояло в том, что средства ограничения не позволяли закрывать заслонку менее чем на 50% и открывать заслонку более чем на 70% от полностью открытого положения. Как и на фиг. 7, (а) представляет собой давление выше по потоку, (в) представляет собой давление ниже по потоку, (б) представляет собой разность давления, а (г) представляет собой положение заслонки. Вновь, образование закупориваний было снижено после включения оборудования по настоящему изобретению. Однако видно, что давление выше по потоку колеблется с большей амплитудой в ходе второго промежутка времени по сравнению с амплитудой на фиг. 7. Это происходит в силу того, что более ограниченное перемещение заслонки не позволяет снижать закупоривания в степени, достигнутой в ходе первого испытания, показанного на фиг. 7.

Из фиг. 8 видно, что для данной скважины среднее давление выше по потоку несколько уменьшается в ходе испытания.

На фиг. 9 показан второй предпочтительный вариант настоящего изобретения. Второй предпочтительный вариант аналогичен первому предпочтительному варианту, показанному на фиг. 4, но в нем добавлен главный регулятор 17, предназначенный для автоматического регулирования устанавливаемого параметра ПД-регулятора 9. Номера ссылок соответствуют номерам компонентов. ПД-регулятор 9 можно считать подчиненным регулятором в данном предпочтительном варианте. Главный регулятор 17 так

- 13 018843 же представляет собой ПИД-регулятор. Однако коэффициент производной установлен равным 0, таким образом регулятор 17 работает только как пропорционально-интегральный (ПИ) регулятор. Входной сигнал главного ПИ регулятора 17 представляет собой давление, измеренное первым датчиком давления 5, расположенным выше по потоку от зоны закупориваний трубопровода. ПИ-регулятор 17 имеет пропорциональный и интегральный коэффициенты, заранее запрограммированные инженером таким же образом, как описано выше в отношении настройки ПД-регулятора 9 в первом предпочтительном варианте. Пропорциональный коэффициент (усиление регулятора) устанавливают на относительно низком уровне, а интегральный коэффициент (время) выбирают достаточно длинным, например каждый цикл начинается через несколько часов. Таким образом, выходной сигнал главного ПИ-регулятора 17 изменяется только медленно, что обеспечивает медленное изменение установленного параметра подчиненного ПДрегулятора 9. ПИ-регулятор 17 имеет установленный параметр, предварительно внесенный инженером на основе его наблюдений за давлением выше по потоку в течение времени.

Медленное изменение устанавливаемого параметра подчиненного ПД-регулятора 9, вызванное главным регулятором 17, может поддерживать постоянное давление выше по потоку с течением времени, таким образом удается избежать изменений давления выше по потоку, например постепенного уменьшения, наблюдаемого во втором испытании, описанном выше.

На фиг. 10 приведен дополнительный пример по настоящему изобретению, в котором способ по настоящему изобретению применяют для снижения закупориваний в трубопроводе, проложенном по земле 11 и переносящем текучую среду от одной точки на поверхности в другую, причем трубопровод должен проходить с завышением над препятствием, например над геологическим образованием, таким как гребень горы. Первая часть 12 трубопровода проходит по земле. Вторая часть 13 трубопровода, соединенная с первой частью, отклонена вверх относительно первой части, таким образом она огибает гребень 14 сверху. Вторая часть 13, в свою очередь, соединена с дополнительными частями 15 трубопровода, которые продолжают трубопровод до места назначения 16.

В этой ситуации закупоривания образуются по тем же причинам, как в случаях с подводными трубопроводами, соединенными с вертикальными трубами. Соответственно особенности настоящего изобретения, описанные совместно с данным примером, применимы и ко второму предпочтительному варианту, описанному выше, и наоборот. На самом деле, если не указано иное, настоящее изобретение в соответствии с данным примером имеет аналогичную конструкцию и работает аналогичным образом по отношению ко второму предпочтительному варианту, показанному на фиг. 9, следовательно, численные обозначения компонентов совпадают.

На фиг. 12 показан дополнительный пример по настоящему изобретению. Настоящее изобретение по данному примеру имеет много схожих особенностей с предпочтительным вариантом, показанным на фиг. 4, следовательно, численные обозначения компонентов совпадают. Кроме расположения, показанного на фиг. 4, пример по фиг. 12 дополнительно включает средство расчета скользящего среднего 19 и первый 20 и второй 21 алгебраические расчетные блоки, предназначенные для обеспечения динамического регулирования ограничений в средствах ограничения 10.

В данном предпочтительном варианте средства вычисления скользящего среднего 19 рассчитывают скользящее среднее выходного сигнала регулятора 9 с использованием нескольких определенных инженером заранее условий. Скользящее среднее затем обрабатывается первым 20 и вторым 21 алгебраическими расчетными блоками. Первый алгебраический расчетный блок 20 определяет желаемую отрицательную область, то есть приемлемую область, находящуюся ниже нормального среднего положения заслонки 7, таким образом определяется нижний предел ограничения. Второй алгебраический расчетный блок 21 определяет желаемую положительную область, то есть приемлемую область, находящуюся выше нормального среднего положения заслонки 7, таким образом определяется верхний предел ограничения. Таким образом, понятно, что абсолютные значения границ определяются автоматически.

На фиг. 13 показан дополнительный пример по настоящему изобретению. Настоящее изобретение в соответствии с этим примером имеет много схожих особенностей с предпочтительным вариантом, показанным на фиг. 4, следовательно, численные обозначения компонентов совпадают. Пример по фиг. 13 дополняет расположение, показанное на фиг. 4, введением фильтра низких частот 18, расположенного между средствами обработки 8 и регулятором 9.

Должно быть оценено, что примеры по фиг. 12 и 13 можно совмещать, то есть система в соответствии с настоящим изобретением может включать динамическое регулирование ограничений и фильтр низких частот. Дополнительно в предпочтительных вариантах настоящего изобретения, показанных на фиг. 9 и 10, можно применять один или более динамических регуляторов ограничений и/или фильтр низких частот.

На фиг. 17 показан дополнительный пример по настоящему изобретению. Настоящее изобретение в соответствии с этим примером имеет много схожих особенностей с предпочтительным вариантом, показанным на фиг. 4, следовательно, численные обозначения компонентов совпадают. На фиг. 17 показана адаптация настоящего изобретения с целью обеспечения возможности компенсации потери давления на трение измеряемой разностью давления, с целью обеспечения возможности определения истинного гидростатического напора. Таким образом, можно адаптировать любой предпочтительный вариант настоя

- 14 018843 щего изобретения, и это является только примером способа, которым можно определять истинный гидростатический напор.

В расположении, показанном на фиг. 17, имеется дополнительный датчик давления 50, расположенный выше по потоку от первого датчика давления 5, на расстоянии х от него в горизонтальной секции трубопровода 2. Данные из дополнительного датчика давления 50 поступают в средство обработки

8. Эти дополнительные данные позволяют средству обработки 8 рассчитывать истинный гидростатический напор. Значение истинного гидростатического напора, вычисленное средством обработки 8, передается в ПИД-регулятор 9.

С целью расчета истинного гиростатического напора средство обработки 8 вычитает потерю давления на трение из действительной разности давления выше по потоку и ниже по потоку, измеренной первым и вторым датчиками 5 и 6 соответственно. Разность давления, определенная датчиками 50 и 5 и разделенная на расстояние х между датчиками 50 и 5, обеспечивает значение падения давления на трение в расчете на единицу длины трубопровода. Умножение этого значения на расстояние у вдоль трубопровода (которое обычно известно) между первым и вторым датчиками 5 и 6 позволяет определить значение, которое необходимо вычесть из действительной разности давления в зоне закупоривания (то есть, как рассчитано по разнице давления, определенного первым и вторым датчиками 5, 6) с целью компенсации падения давления на трение.

Сравнение измеренной разности давления (разности давления) в зоне закупоривания и истинного гидростатического напора (то есть измеренной разности давления с поправкой на потери при трении) показано на фиг. 15. На фиг. 15 измеренная разность давления (линия (а)), истинный гидростатический напор (линия (б)) и зазор заслонки (линия (в)) нанесены в виде временной функции. Измеренную разность давления (линия (а)) и истинный гидростатический напор (линия (б)), которые измеряются в фунт/кв.дюйм (отн.), можно считать с левой оси у, причем верхнее число из каждой из пар чисел относится к истинному гидростатическому напору (линия (б)), а нижнее число относится к измеренной разности давления (линия (а)), две линии нанесены совместно с целью облегчения сравнения. Значения зазора заслонки, измеренного в процентах от максимально возможного, можно считать с правой оси у.

Данные, приведенные на фиг. 15, собраны в течение промежутка времени, в котором для регулирования закупориваний потока в вертикальной трубе применяли измеренную разность давления, заслонку регулировали с целью уменьшения изменений измеренной разности давления.

Хотя применение измеренной разности давления в качестве регулировочного параметра по настоящему изобретению может реализовать преимущества настоящего изобретения, иногда может быть особенно выгодным применение истинного гидростатического напора в качестве регулировочного параметра. Это показано на фиг. 15, на которой два промежутка (А, Б) обведены окружностями. В промежутке А после небольшого прорыва следовало возвращение к нормальному профилю удерживания жидкости. По мере снижения скорости потока уменьшалось и падение давления в вертикальной трубе. Хотя действия регулятора были изначально правильными, клапан был закрыт слишком сильно, что снизило скорость потока и общее измеряемое падение давления в вертикальной трубе.

Напротив, в попытке избежать слишком сильного закрывания заслонки (и отключения общего потока) отклик был слишком низким в промежуток Б. Как видно из изменения истинного гидростатического напора, размер пробки был значительным и поток в вертикальной трубе нужно было снизить так же, как и в промежуток А.

С целью предотвращения слишком сильного закрывания или открывания заслонки регулятором на основании сигнала разности давления может существовать необходимость в относительно осторожной регулировке нижнего и верхнего пределов, ограничивающих перемещения заслонки, таким образом, потенциально снижающих отклик регулятора на значительные закупоривания (как показано на чертеже).

Напротив, из фиг. 15 будет понятно, что истинный гидростатический напор (линия (б)) может обеспечить более стабильный входной сигнал, чем измеренная разность давления (линия (а)). Следовательно, применение истинного гидростатического напора в качестве регулировочного параметра может допустить более агрессивную настройку регулятора, при этом не важно, что изменения падения давления на трения могут повлиять на общий уровень устойчивости системы.

На фиг. 14 показаны измерения в вертикальной трубе (Б), в которой наблюдаются гидродинамические закупоривания. В профиле гидродинамического закупоривания, показанном на фиг. 14, линия (а) показывает падение давления в вертикальной трубе, линия (б) показывает скорость потока при выгрузке нефти, а линия (в) соответствует давлению выше по потоку. Значения падения давления в вертикальной трубе (линия (а)) и давления выше по потоку (линия (в)) можно считать с левой оси у, причем каждое верхнее число из пар чисел на шкале соответствует падению давления в вертикальной трубе (линия (а)), а нижняя относится к давлению выше по потоку (линия (в)). Падение давления и давление выше по потоку измеряются в фунт/кв.дюйм (отн.). Значения скорости потока выгрузки нефти (линия (б)) в стандартных баррелях в день можно считать с правой оси у. Все три линии нанесены в качестве функций от времени, причем время отложено по оси х; период времени составлял примерно 3 ч. Из фиг. 14 видно, что по всей видимости между падением давления в вертикальной трубе (линия (а)) и разряжением скорости потока нефти, поступающей из вертикальной трубы (линия (б)), существует четкое соотношение; по

- 15 018843 мере вхождения газового пузыря в отклоненную вверх часть трубопровода (вертикальную трубу), ослабление гидростатического напора приводит к быстрому перемещению нефти. Напротив, между давлением выше по потоку (линия (в)) и потоком нефти, поступающей из вертикальной трубы (линия (б)) четкого соотношения не наблюдается. Следовательно, будет понятно, что применение падения давления в вертикальной трубе обеспечивает более надежное регулирование гидродинамических закупориваний, чем применение давления выше по потоку.

Систему регулирования и способ по настоящему изобретению можно применять для регулирования других систем, в которых наблюдаются сильные и/или гидродинамические закупоривания. Более конкретно, любую систему, включающую поток текучей среды из первого трубопровода во второй трубопровод, отклоненный вверх относительно первого трубопровода, и в которой наблюдаются закупоривания потока, можно регулировать в соответствии с настоящим изобретением. Например, если закупоривания образовались в системе, в которой текучую среду получают в одном месте, а затем перемещают в другое место, например установку обработки или хранения, причем второе место расположено на большем возвышении, чем первое, можно применить настоящее изобретение с целью снижения образования таких закупориваний. Другие ситуации, в которых можно использовать настоящее изобретение, с целью снижения закупориваний будут очевидны лицам, квалифицированным в данной области техники.

Claims

1. Способ снижения образования закупориваний в многофазной системе текучих сред, протекающих через трубопровод, который включает первую часть и вторую часть, отклоненную вверх относительно первой части, причем многофазный поток текучих сред включает газовую фазу и жидкую фазу, способ включает следующие стадии:

в) определение действительной разности давления в области образования закупориваний путем вычитания давления ниже по потоку, определенного на стадии б), из давления выше по потоку, определенного на стадии а);

д) создание сигнала, включающего первый компонент, пропорциональный погрешности, и второй компонент, пропорциональный скорости изменения погрешности, со временем; и

2. Способ по п.1, в котором действительную разность давления определяют путем вычитания потери давления на трение вдоль зоны образования закупориваний из действительной разности давления, определенной на стадии в).

3. Способ по п.1 или 2, дополнительно включающий определение количества удерживаемой жидкости в зоне образования закупориваний на основе действительной разности давления и/или в котором погрешность определяется на стадии г) и означает погрешность между целевым количеством удерживаемой жидкости и действительным количеством удерживаемой жидкости, для того чтобы регулирование на стадии е) стабилизировало изменения в количестве удерживаемой жидкости, во времени.

4. Способ по п.3, в котором количество удерживаемой жидкости означает плотность смеси.

5. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором для создания сигнала применяют пропорционально-интегрально-дифференциальный (ПИД) регулятор, причем интегральный коэффициент ПИД-регулятора установлен равным 0.

6. Способ по любому из предшествующих пунктов, включающий дополнительную стадию введения давления выше по потоку, определенного на стадии а), в главный регулятор, производящий выходной сигнал, предназначенный для автоматического регулирования целевой разности давления, целевого истинного гидростатического напора, целевого количества удерживаемой жидкости или целевой плотности смеси.

7. Способ по п.6, в котором главный регулятор представляет собой ПИД-регулятор, коэффициент дифференцирования которого установлен равным 0.

8. Способ по любому из предшествующих пунктов, дополнительно включающий стадии введения нижней и верхней границ производимого сигнала до применения сигнала с целью регулирования положения регулировочной заслонки.

9. Способ по п.8, в котором верхняя граница превышает нижнюю границу на значение до 40%, предпочтительно до 20%.

10. Способ по п.8 или 9, включающий применение динамических пределов ограничения.

11. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором давления выше по потоку и ниже по потоку определяют непрерывно и сигнал производится непрерывно.

- 16 018843

12. Система для снижения образования закупориваний в многофазном потоке текучих сред, проходящем через трубопровод, включающий первую часть и вторую часть, отклоненную вверх по отношению к первой части, причем многофазный поток текучих сред включает газовую фазу и жидкую фазу, данная система включает:

13. Система по п.12, включающая средства для вычитания потери давления на трение вдоль зоны образования закупориваний и в которой действительную разность давления определяют путем вычитания потери давления на трение из измеренной разности давления.

14. Система по пп.12 и 13, включающая средства для определения количества удерживаемой жидкости в зоне образования закупориваний на основе действительной разности давления и/или в которой определяемая погрешность означает погрешность между целевым количеством удерживаемой жидкости и действительным количеством удерживаемой жидкости.

15. Система по п.12, в которой средства производства сигнала включают ПИД-регулятор, в котором коэффициент интегрирования установлен равным 0.

16. Система по любому из пп.12-15, дополнительно включающая главный регулятор, предназначенный для автоматической настройки целевой разности давления или целевого истинного гидростатического напора либо целевого количества удерживаемой жидкости или целевой плотности смеси, причем значение измеренного давления выше по потоку, определенное первым датчиком, применяют в главном регуляторе в качестве входного сигнала.

17. Система по любому из пп.12-16, дополнительно включающая средство ограничения положения регулировочной заслонки, предназначенное для регулирования положения заслонки таким образом, чтобы оно равнялось или превышало нижнюю границу и равнялось или было меньше верхней границы.

18. Система по п.17, в которой верхнюю границу выбирают так, чтобы она превышала нижнюю границу на значение до 40%, предпочтительно до 20%.

19. Система по п.17 или 18, дополнительно включающая средства для применения динамических пределов ограничения.

20. Система по любому из пп.12-19, дополнительно включающая фильтр, предназначенный для отфильтровывания шума, создаваемого при определении давления выше по потоку и ниже по потоку от зоны образования закупориваний.