RU2697208C1 - Method for automatic maintenance of density of unstable gas condensate supplied to main condensate line, using turboexpander unit, in installations of low-temperature gas separation in areas of extreme north - Google Patents

Method for automatic maintenance of density of unstable gas condensate supplied to main condensate line, using turboexpander unit, in installations of low-temperature gas separation in areas of extreme north Download PDF

Info

Publication number
RU2697208C1
RU2697208C1 RU2018135571A RU2018135571A RU2697208C1 RU 2697208 C1 RU2697208 C1 RU 2697208C1 RU 2018135571 A RU2018135571 A RU 2018135571A RU 2018135571 A RU2018135571 A RU 2018135571A RU 2697208 C1 RU2697208 C1 RU 2697208C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gas
density
separator
tda
temperature
Prior art date
Application number
RU2018135571A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Олег Александрович Николаев
Анатолий Кузьмич Арабский
Сергей Владимирович Завьялов
Андрей Николаевич ЕФИМОВ
Олег Сайфиевич Хасанов
Олег Валерьевич Зуев
Сергей Иванович Гункин
Александр Александрович Турбин
Этибар Гурбанали оглы Талыбов
Владислав Леонидович Пономарев
Сергей Петрович Железный
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Газпром добыча Ямбург"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Газпром добыча Ямбург" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Газпром добыча Ямбург"
Priority to RU2018135571A priority Critical patent/RU2697208C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2697208C1 publication Critical patent/RU2697208C1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17DPIPE-LINE SYSTEMS; PIPE-LINES
    • F17D5/00Protection or supervision of installations

Abstract

FIELD: technological processes.
SUBSTANCE: invention relates to the field of production and preparation of gas and gas condensate for long-distance transport. Proposed method comprises purification of incoming gas-condensate mix coming from production wells from mechanical admixtures in separator of first stage of separation. At the plant gas-condensate mixture is divided into UGC, gas and aqueous solution of inhibitor (ASI), with subsequent removal UGC and ASI into separator of liquids for degassing. From separator of liquids ASI is withdrawn for regeneration of inhibitor in inhibitor regeneration shop, and UGC pump is fed into manifold condensate line (MCL). Weathering gas from liquid separator is sent for use for own needs, for compression with subsequent pumping into main gas line or for recycling. To control density UGC APCS monitoring density sensor density UGC, supplied to MCL. Simultaneously APCS temperature sensor controls the temperature of the gas at the outlet of the low-temperature separator, the value of which is automatically maintained by controlling the rotational speed of the turbine expander (TDA), which is set by cascade of two proportional-integral-differentiating (PID) of regulators implemented based on APCS plant. To this end, the SP input PID-density maintenance regulator UGC at fluid separator output density setting signal is transmitted UGC, which value is set by maintenance personnel. And to feedback input PV of same PID-controller transmits actual density signal UGC from sensor installed at fluid separator outlet. Comparing said signals, PID-regulator generates at its output CV a rotor rpm setting signal TDA, providing required cooling of gas-liquid mixture supplied to input of low-temperature separator, and ensuring achievement of required density UGC at fluid separator outlet. Setpoint signal APCS sends SP input to input PID-rotor speed control regulator TDA. Simultaneously, to feedback input PV of this PID-regulator, from rotor rpm sensor TDA, rotor actual rpm signal is supplied TDA. Comparing input signals, PID-rotor speed control device TDA generates at its output CV control signal of control valve installed at output from turbine TDA. Due to this, control over the volume of dried gas leaving the low-temperature separator and passing through the compressor TDA. At that, APCS simultaneously controls and pressure in separator of liquids, automatically maintaining its value specified by process procedure of installation, by means of control valve installed at gas outlet from separator of liquids.
EFFECT: disclosed method enables automatic monitoring and maintaining a given density UGC, supplied to MCL, prevent formation of gas plugs and their accumulations in condensate line, reduced risk of occurrence of emergencies during operation MCL, associated with density fluctuations UGC.
1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области добычи и подготовки газа и газового конденсата к дальнему транспорту на Крайнем Севере, в частности, к автоматическому поддержанию на установке низкотемпературной сепарации газа (далее установка) плотности нестабильного газового конденсата (НГК), подаваемого в магистральный конденсатопровод (МКП).The invention relates to the field of production and preparation of gas and gas condensate for long-distance transport in the Far North, in particular, to automatically maintain the installation of low-temperature gas separation (hereinafter installation) the density of unstable gas condensate (NGC) supplied to the main condensate pipeline (MCP).

Известен способ автоматизации установки низкотемпературной сепарации газа, включающий автоматическое поддержание температуры сепарации, расхода газа и давлений на установке. [См., например, стр. 112, Б.Ф. Тараненко, В.Т. Герман. Автоматическое управление газопромысловыми объектами. М., "Недра", 1976 г., 213 с.],A known method of automating a low-temperature gas separation installation, including automatically maintaining the separation temperature, gas flow and pressure at the installation. [See, for example, p. 112, B.F. Taranenko, V.T. Hermann. Automatic control of gas production facilities. M., "Nedra", 1976, 213 pp.],

Недостатком данного способа является то, что в нем не предусмотрено управление степенью дегазации и, соответственно, поддержание плотности НГК при подаче его в МКП. А это может вызвать ряд проблем, связанных с появлением газовых пробок и их скоплений в конденсатопроводе. Наличие таких пробок может стать причиной серьезных осложнений и аварий, приводящих к материальным, людским и экологическим потерям. [См. например, А.А. Коршак, А.И. Забазнов, В.В. Новоселов и др. Трубопроводный транспорт нестабильного газового конденсата. - М.: ВНИИОЭНГ, 1994.].The disadvantage of this method is that it does not provide for controlling the degree of degassing and, accordingly, maintaining the density of NGCs when it is fed to the MCP. And this can cause a number of problems associated with the appearance of gas plugs and their accumulations in the condensate line. The presence of such traffic jams can cause serious complications and accidents leading to material, human and environmental losses. [Cm. e.g. A.A. Korshak, A.I. Zabaznov, V.V. Novoselov et al. Pipeline transport of unstable gas condensate. - M .: VNIIOENG, 1994.].

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ автоматизации установки низкотемпературной сепарации газа, включающий автоматическое поддержание заданных значений температур и давлений на установке. [См., например, стр. 406, Р.Я. Исакович, В.И. Логинов, В.Е. Попадько. Автоматизация производственных процессов нефтяной и газовой промышленности. Учебник для вузов, М., Недра, 1983, 424 с.]. Степень дегазации НГК в данном способе поддерживается путем его нагрева, используя змеевик-подогреватель, установленный в емкости дегазатора-разделителя.Closest to the technical nature of the claimed invention is a method of automating a low-temperature gas separation installation, including automatically maintaining the set temperature and pressure values at the installation. [See, for example, p. 406, R. Ya. Isakovich, V.I. Loginov, V.E. Come on. Automation of production processes in the oil and gas industry. Textbook for high schools, M., Nedra, 1983, 424 p.]. The degree of degassing of the OGC in this method is maintained by heating it using a coil-heater installed in the tank of the degasser-separator.

Существенным недостатком данного способа является то, что из-за инерционности процесса нагрева и отсутствия контроля значения плотности НГК, подаваемого в МКП, степень дегазации и поддержание плотности НГК при подаче его в МКП осуществляется практически «вслепую», без точного управления процессом.A significant drawback of this method is that due to the inertia of the heating process and the lack of control of the density of the OGC supplied to the MCP, the degree of degassing and maintaining the density of the OGC when it is supplied to the MCP is carried out practically “blindly” without precise process control.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является автоматическое поддержание плотности НГК, подаваемого в МКП, с учетом норм и ограничений, предусмотренных технологическим регламентом установки для условий Крайнего Севера.The problem to which the present invention is directed, is to automatically maintain the density of the OGC supplied to the MCP, taking into account the norms and restrictions provided for by the technological regulations of the installation for the conditions of the Far North.

Техническими результатами, достигаемыми от реализации изобретения, является автоматическое поддержание плотности НГК в рамках норм и ограничений, предусмотренных технологическим регламентом установки для различных режимов ее работы. Заявляемый способ обеспечивает контроль и подержание заданной плотности НГК, подаваемого в МКП, с целью предотвращения образования газовых пробок и их скоплений в конденсатопроводе. Благодаря чему повышается надежность эксплуатации МКП и снижение вероятности рисков осложнений и аварий, которые могут привести к серьезным экологическим, людским и материальным потерям.The technical results achieved from the implementation of the invention is the automatic maintenance of the density of gas condensate in the framework of the norms and restrictions provided by the technological regulations of the installation for various modes of its operation. The inventive method provides control and maintenance of a given density of OGC supplied to the MCP in order to prevent the formation of gas plugs and their accumulations in the condensate line. This increases the reliability of the operation of the MCP and reduces the likelihood of risks of complications and accidents that can lead to serious environmental, human and material losses.

Указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что способ автоматического поддержания плотности НГК, подаваемого в МКП, с применением турбодетандерного агрегата (ТДА), на установках низкотемпературной сепарации газа в районах Крайнего Севера, включает очистку поступающей газоконденсатной смеси в установку от механических примесей и разделение его на НГК, газ и водный раствор ингибитора (ВРИ), с последующим отводом НГК и ВРИ в разделитель жидкостей для дегазации. Из разделителя жидкостей ВРИ отводят на регенерацию ингибитора в цех регенерации ингибитора, а НГК подается насосом в МКП. Газ - газ выветривания из разделителя жидкости отправляют для использования на собственные нужды, на компремирование с последующей закачкой в магистральный газопровод (МГП), или на утилизацию.This problem is solved, and the technical result is achieved due to the fact that the method of automatically maintaining the density of OGC supplied to the MCP using a turboexpander unit (TDA), at low-temperature gas separation units in the Far North, involves cleaning mechanical gas condensate mixture into the unit impurities and its separation into NGC, gas and an aqueous solution of an inhibitor (ARI), followed by removal of NGC and ARI to a liquid separator for degassing. From the liquid separator, BPI is diverted to the regeneration of the inhibitor in the inhibitor regeneration workshop, and the OGC is pumped to the MCP. Gas - the weathering gas from the liquid separator is sent for use for own needs, for compression with subsequent injection into the main gas pipeline (IHL), or for disposal.

Для достижения поставленной цели осуществляют контроль датчиком плотности плотность НГК, подаваемого в МКП. Одновременно контролируют датчиком температуры температуру газа на выходе низкотемпературного сепаратора, величина которой автоматически поддерживается путем управления скоростью вращения ротора ТДА, которая задается каскадом из двух пропорционально-интегрально-дифференцирующих (ПИД) регуляторов, реализованных на базе автоматизированной системы управления технологическими процессами (АСУ ТП) установки.To achieve this goal, the density sensor controls the density of the OGC supplied to the MCP. At the same time, the temperature sensor controls the gas temperature at the outlet of the low-temperature separator, the value of which is automatically maintained by controlling the rotational speed of the TDA rotor, which is set by a cascade of two proportional-integral-differentiating (PID) controllers implemented on the basis of an automated process control system (ACS TP) of the installation .

Для этого на вход задания SP ПИД-регулятора поддержания плотности НГК на выходе разделителя жидкостей подают сигнал уставки плотности НГК, значение которой задает обслуживающий персонал. А на вход обратной связи PV этого же ПИД-регулятора подают сигнал значения фактической плотности НГК с датчика, установленного на выходе разделителя жидкостей. Сравнивая эти сигналы, ПИД-регулятор формирует на своем выходе CV сигнал уставки частоты вращения ротора ТДА, обеспечивающей необходимое охлаждение газожидкостной смеси, поступающей на вход низкотемпературного сепаратора, и гарантирующей достижение необходимой плотности НГК на выходе разделителя жидкостей. Сигнал этой уставки АСУ ТП подает на вход задания SP ПИД-регулятора управления скоростью вращения ротора ТДА. Одновременно на вход обратной связи PV этого ПИД-регулятора с датчика частоты вращения ротора ТДА подается сигнал фактической скорости вращения ротора ТДА. Сравнивая поступающие на свои входы сигналы, ПИД-регулятор управления скоростью вращения ротора ТДА формирует на своем выходе CV сигнал управления клапаном-регулятором, установленном на выходе турбины ТДА. Благодаря этому осуществляется управление объемом осушенного газа, выходящего из низкотемпературного сепаратора и прокачиваемого через компрессор ТДА. При этом АСУ ТП одновременно контролирует и давление в разделителе жидкостей, автоматически поддерживая его заданное значение с помощью клапана-регулятора, установленного на выводе газа из разделителя жидкостей.To do this, at the input of the job SP of the PID regulator for maintaining the density of OGCs at the output of the liquid separator, a signal of the OGC density setting is supplied, the value of which is set by the maintenance personnel. And at the feedback input PV of the same PID controller, a signal of the actual density of the OGC is supplied from the sensor installed at the output of the liquid separator. Comparing these signals, the PID controller generates at its output CV a signal for setting the rotational speed of the TDA rotor, which provides the necessary cooling of the gas-liquid mixture supplied to the inlet of the low-temperature separator, and ensures that the required density of OGCs is reached at the output of the liquid separator. The signal of this setting of the automatic process control system supplies the TDA rotor speed control PID controller SP input. At the same time, the feedback signal PV of this PID controller from the rotor speed sensor TDA is fed with a signal of the actual rotor speed TDA. Comparing the signals arriving at its inputs, the TDA rotor speed control controller TDA generates at its output CV a control valve control signal installed at the turbine outlet of the TDA. Due to this, the volume of dried gas leaving the low-temperature separator and pumped through the TDA compressor is controlled. At the same time, the automatic process control system simultaneously controls the pressure in the liquid separator, automatically maintaining its set value with the help of a control valve mounted on the gas outlet from the liquid separator.

В процессе решения задачи поддержания заданной плотности НГК, температура в низкотемпературном сепараторе может достигнуть своих предельных значений - верхнего либо нижнего. Их значения обозначены в технологическом регламенте установки. Так же рабочий орган клапана-регулятора, управляющего объемом осушенного газа, выходящего из низкотемпературного сепаратора и прокачиваемого через компрессор ТДА, может достигать своего крайнего положения - закрытого или открытого. Во всех этих случаях АСУ ТП формирует сообщение оператору о невозможности достижения заданной плотности НГК, подаваемого в МГП, и необходимости принятия решения об изменении режима работы установки.In the process of solving the problem of maintaining a given density of OGCs, the temperature in the low-temperature separator can reach its limit values - upper or lower. Their values are indicated in the technological regulations of the installation. Also, the working body of the control valve controlling the volume of dried gas leaving the low-temperature separator and pumped through the TDA compressor can reach its extreme position - closed or open. In all these cases, the automatic process control system generates a message to the operator about the impossibility of achieving the specified density of the OGC supplied to the IHL, and the need to make a decision on changing the operating mode of the installation.

На фиг. 1 приведена принципиальная технологическая схема установки и в ней использованы следующие обозначения:In FIG. 1 shows a schematic flow diagram of the installation and it uses the following notation:

1 - входная линия установки;1 - input line installation;

2 - сепаратор первой ступени сепарации;2 - separator of the first stage of separation;

3 - АСУ ТП установки;3 - automated process control system;

4 - рекуперативный теплообменник «газ-газ»;4 - recuperative heat exchanger "gas-gas";

5 - рекуперативный теплообменник «газ-конденсат»;5 - recuperative gas-condensate heat exchanger;

6 - датчик давления, установленный в разделителе жидкостей;6 - pressure sensor installed in the liquid separator;

7 - разделитель жидкостей;7 - liquid separator;

8 - клапан-регулятор давления;8 - pressure control valve;

9 - датчик плотности НГК, установленный на выходе разделителя жидкостей 7;9 - density density sensor installed at the output of the liquid separator 7;

10 - насосный агрегат;10 - pump unit;

11 - МКП;11 - INC;

12 - низкотемпературный сепаратор;12 - low temperature separator;

13 - датчик температуры, установленный в низкотемпературном сепараторе 12;13 - temperature sensor installed in the low temperature separator 12;

14 - ТДА;14 - TDA;

15 - датчик частоты вращения ротора ТДА;15 - sensor rotor speed TDA;

16 - МГП;16 - IHL;

17- клапан-регулятор расхода газа;17- gas flow control valve;

На фиг. 2 приведена структурная схема автоматического управления поддержания плотности на установке и в ней использованы следующие обозначения:In FIG. Figure 2 shows the block diagram of the automatic control of maintaining density at the installation and the following notation is used in it:

18 - сигнал с датчика 15 частоты вращения ротора ТДА 14, поступающий на вход обратной связи PV ПИД-регулятора 22;18 - signal from the sensor 15 of the rotor speed TDA 14, fed to the feedback input PV of the PID controller 22;

19 - сигнал с датчика 9 плотности НГК, поступающий на вход обратной связи PV ПИД-регулятора 21;19 - signal from the density sensor 9 OGC, fed to the feedback input PV of the PID controller 21;

20 - сигнал уставки плотности НГК, подаваемого в МКП 11, поступающий на вход задания SP ПИД-регулятора 21;20 is a signal for setting the density of the OGC supplied to the MCP 11, received at the input of the reference SP of the PID controller 21;

21 - ПИД-регулятор поддержания плотности НГК, подаваемого в МКП 11;21 - PID controller to maintain the density of NGC supplied to the MCP 11;

22 - ПИД-регулятор поддержания частоты вращения ротора ТДА 14;22 - PID controller for maintaining the rotor speed TDA 14;

23 - управляющий сигнал, подаваемый на клапан-регулятор расхода газа 17.23 is a control signal supplied to the gas flow control valve 17.

Способ автоматического поддержания плотности НГК, подаваемого в МКП, с применением ТДА, на установках низкотемпературной сепарации газа в районах Крайнего Севера, реализуют следующим образом.The method of automatically maintaining the density of OGC supplied to the MCP using TDA in low-temperature gas separation plants in the Far North is implemented as follows.

Газожидкостная смесь через входную линию 1 подается на вход сепаратора первой ступени сепарации 2, в котором происходит ее очищение от механических примесей, частичное выделение НГК и водного раствора ингибитора (ВРИ), которые по мере накопления в нижней части сепаратора 2 отводят в разделитель жидкостей 7. Частично очищенную от капельной влаги и пластовой жидкости газожидкостную смесь с выхода сепаратора первой ступени сепарации 2 разделяют на две части и подают на входы первых секций рекуперативных теплообменников 4 «газ-газ» и 5 «газ-конденсат» для предварительного охлаждения. Далее с выходов первых секций теплообменников 4 и 5 потоки газожидкостной смеси объединяют и подают на вход турбины ТДА 14, где в результате процесса адиабатического расширения происходит понижение температуры газожидкостной смеси. Рабочее колесо турбины ТДА 14 соединено валом с рабочим колесом компрессора и оснащено датчиком частоты вращения 15. Необходимая температура в низкотемпературном сепараторе 12 автоматически поддерживается путем изменения холодопроизводительности ТДА 14, достигаемой управлением частотой вращения его ротора. Управление частотой вращения ротора производится путем регулирования степени расширения газа в ТДА с помощью клапана-регулятора расхода газа 17, установленного на выходе компрессора ТДА 14. С выхода турбины ТДА 14 охлажденную смесь подают в низкотемпературный сепаратор 12, оснащенный датчиком температуры 13. В сепараторе происходит окончательное отделение газа от НГК и ВРИ. Осушенный и охлажденный газ с выхода низкотемпературного сепаратора 12 через вторую секцию рекуперативного теплообменника 4 «газ-газ» подают на вход компрессора ТДА 14. С выхода компрессора ТДА 14 газ через клапан-регулятор 17 подают в МГП и далее потребителю. НГК и ВРИ, по мере накопления в нижней части сепаратора 12, отводят через вторую секцию рекуперативного теплообменника 5 «газ-конденсат» в разделитель жидкостей 7, оснащенный датчиком давления 6. Поступающая в разделитель жидкости 7 из сепараторов смесь НГК и ВРИ подвергается разделению и дегазации. Поток выделенного газа (выветренный газ) из разделителя жидкости 7 отводят через клапан-регулятор давления 8 для использования на собственные нужды, на компремирование для подачи в МГП 16 или на утилизацию. ВРИ отправляют на регенерацию. НГК отводят по трубопроводу, оснащенному датчиком плотности 9, на вход насосного агрегата 10 и дальнейшей транспортировки по МКП 11 потребителям.The gas-liquid mixture through the inlet line 1 is fed to the inlet of the separator of the first separation stage 2, in which it is purified from mechanical impurities, the partial release of NGC and an aqueous solution of the inhibitor (ARI), which, as they accumulate in the lower part of the separator 2, are discharged into the liquid separator 7. The gas-liquid mixture partially purified from dropping moisture and formation fluid from the output of the separator of the first separation stage 2 is divided into two parts and fed to the inlets of the first sections of recuperative heat exchangers 4 "gas-gas" and 5 "gas-con Densat ”for pre-cooling. Next, from the outputs of the first sections of the heat exchangers 4 and 5, the gas-liquid mixture flows are combined and fed to the inlet of the TDA 14 turbine, where the temperature of the gas-liquid mixture decreases as a result of adiabatic expansion. The impeller of the turbine TDA 14 is connected by a shaft to the impeller of the compressor and is equipped with a speed sensor 15. The required temperature in the low-temperature separator 12 is automatically maintained by changing the cooling capacity of the TDA 14 achieved by controlling the speed of its rotor. The rotor speed is controlled by controlling the degree of gas expansion in the TDA using the gas flow control valve 17 installed at the outlet of the TDA compressor 14. From the outlet of the TDA 14 turbine, the cooled mixture is fed to a low temperature separator 12 equipped with a temperature sensor 13. The final separator gas separation from NGK and VRI. Dried and cooled gas from the outlet of the low-temperature separator 12 through the second section of the recuperative heat exchanger 4 "gas-gas" is fed to the inlet of the compressor TDA 14. From the output of the compressor TDA 14, gas is supplied through the control valve 17 to the IHL and then to the consumer. NGK and ARI, as they accumulate in the lower part of the separator 12, are discharged through the second section of the recuperative gas-condensate heat exchanger 5 to the liquid separator 7, equipped with a pressure sensor 6. The mixture of NGK and VRI entering the liquid separator 7 from the separators is subjected to separation and degassing . The flow of released gas (weathered gas) from the liquid separator 7 is diverted through a pressure control valve 8 for use for own needs, for compression for supply to IHL 16 or for disposal. VRI sent for regeneration. OGC is diverted through a pipeline equipped with a density sensor 9 to the inlet of the pump unit 10 and further transportation through the MCP 11 to consumers.

Плотность НГК, подаваемого в МКП 11, автоматически поддерживается путем изменения степени извлечения легких фракций НГК из газожидкостной смеси в низкотемпературном сепараторе 12. Это достигается корректировкой в нем температуры, реализуемой путем изменяя холодопроизводительности ТДА 14, осуществляемого управлением частотой вращения его ротора.The density of the OGC supplied to the MCP 11 is automatically maintained by changing the degree of extraction of the light fractions of the OGC from the gas-liquid mixture in the low-temperature separator 12. This is achieved by adjusting the temperature in it, realized by changing the cooling capacity of the TDA 14, controlled by the speed of its rotor.

Для этого значение плотности НГК, подаваемого в МКП 11, задается обслуживающим персоналом в виде уставки - сигнал 20, которой подают на вход задания SP ПИД-регулятора 21 поддержания плотности НГК в МКП. На вход 19 обратной PV связи этого ПИД-регулятора подают значение фактической плотности НГК с датчика измерения плотности 9. В результате их обработки ПИД-регулятор 21 на своем выходе CV формирует значение уставки частоты вращения ротора ТДА 14, которую необходимо поддерживать. Эта уставка подается на вход задания SP ПИД-регулятора 22 поддержания частоты вращения ротора ТДА 14, а на вход обратной связи PV этого же ПИД-регулятора подают сигнал 18 значения частоты вращения ротора ТДА с датчика 15. В результате обработки входных сигналов ПИД-регулятор 22 на своем выходе CV будет формироваться сигнал 23 управления степенью открытия/закрытия клапана-регулятора 17, управляя тем самым скоростью вращения ротора ТДА 14, и, следовательно, температурой в сепараторе 12.To do this, the density value of the OGC supplied to the MCP 11 is set by the maintenance personnel in the form of a set point - signal 20, which is fed to the input of the SP job of the PID controller 21 to maintain the density of the OGC in the MCP. The feedback PV input of this PID controller is supplied with the value of the actual density of the OGC from the density measurement sensor 9. As a result of their processing, the PID controller 21 generates a value of the rotor speed setting TDA 14, which must be maintained, at its output CV. This setting is applied to the input of the SP task of the PID controller 22 for maintaining the rotational speed of the TDA rotor 14, and to the feedback input PV of the same PID controller, a signal 18 of the rotational speed of the TDA rotor is supplied from the sensor 15. As a result of the processing of the input signals, the PID controller 22 at its output CV, a signal 23 will be generated to control the degree of opening / closing of the valve-regulator 17, thereby controlling the rotational speed of the TDA rotor 14, and, therefore, the temperature in the separator 12.

В случае, когда текущее значение плотности НГК превысит значение заданной уставки, то ПИД-регулятор 21 поддержания плотности НГК повышает значение уставки частоты вращения для ПИД-регулятора 22 поддержания частоты вращения ротора ТДА 14. В результате этого ПИД-регулятор 22 формирует соответствующий управляющий сигнал 23, который подается на исполнительный механизм клапана-регулятора 17. Клапан приоткроется, что приведет к повышению частоты вращения ротора ТДА 14, и, соответственно, температура в низкотемпературном сепараторе 12 понизится. А это приведет к увеличению выделения «легких» фракций из газожидкостной смеси, и плотность НГК понизится. В случае, когда плотность должна быть повышена, операция произойдет в обратном направлении.In the case when the current value of the density of the OGC exceeds the value of the setpoint, the PID controller 21 maintain the density of the OGC increases the speed setpoint for the PID controller 22 to maintain the rotor speed of the TDA 14. As a result, the PID controller 22 generates a corresponding control signal 23 , which is supplied to the actuator of the valve-regulator 17. The valve will open slightly, which will lead to an increase in the rotational speed of the TDA rotor 14, and, accordingly, the temperature in the low-temperature separator 12 will decrease. And this will lead to an increase in the release of "light" fractions from the gas-liquid mixture, and the density of NGCs will decrease. In the case when the density should be increased, the operation will occur in the opposite direction.

Возможны случаи, когда рабочий орган клапана-регулятора 17 достигнет своего крайнего положения (закрытого либо открытого), или температура в низкотемпературном сепараторе 12, контролируемая датчиком 13, достигнет предельных значений (верхнего либо нижнего) обозначенных в технологическом регламенте установки. В этих случаях АСУ ТП 3 установки формирует сообщение оператору о невозможности достижения заданной плотности НГК в МКП и рекомендует принять решение об изменении режима работы установки.There are cases when the working body of the valve-regulator 17 reaches its extreme position (closed or open), or the temperature in the low-temperature separator 12, controlled by the sensor 13, reaches the limit values (upper or lower) indicated in the technological regulations of the installation. In these cases, the automated process control system 3 of the installation generates a message to the operator about the impossibility of achieving the specified density of the OGC in the MCP and recommends a decision to change the operating mode of the installation.

Так же АСУ ТП 3 в реальном масштабе времени поддерживает определенное технологическим регламентом установки и заданное обслуживающим персоналом в виде уставки значение давления в разделитель жидкостей 7. Для этого она контролирует его текущее значение, сигнал которого поступает с датчика давления 6, и осуществляет управление им путем изменения степени открытия КР 8. Благодаря этому обеспечивается требуемый подпор давления в разделитель жидкостей 7 с целью предотвращения образования вакуума и поддержания требуемого уровня конденсата.In addition, the automatic process control system 3 supports in real time the pressure value determined by the operating procedure of the installation and the set value for the liquid separator 7 set by the maintenance personnel. To do this, it monitors its current value, the signal of which comes from pressure sensor 6, and controls it by changing degree of opening КР 8. Due to this, the required pressure is maintained in the liquid separator 7 in order to prevent the formation of vacuum and maintain the required level of condensate.

Настройку данных ПИД-регуляторов проводит обслуживающий персонал в момент запуска системы в работу под конкретные условия добычи согласно методу, изложенному, например, в «Энциклопедии АСУ ТП», п. 5.5, ПИД-регулятор. Ресурс: http://www.bookasutp.ru/Chapter5_5.aspx#HandTuning.These PID controllers are configured by the operating personnel at the time the system is put into operation under specific production conditions according to the method described, for example, in the Encyclopedia of ACS TP, clause 5.5, PID controller. Resource: http://www.bookasutp.ru/Chapter5_5.aspx#HandTuning.

Способ автоматического поддержания плотности НГК, подаваемого в МКП, с применением ТДА, на установках низкотемпературной сепарации газа в районах Крайнего Севера, реализован в ПАО «Газпром» ООО «Газпром добыча Ямбург» на Заполярном газоконденсатном месторождении на установках комплексной подготовки газа 1В и 2В.The method of automatically maintaining the density of NGC supplied to the MCP using TDA in low-temperature gas separation plants in the Far North was implemented in Gazprom PJSC Gazprom dobycha Yamburg at the Zapolyarnoye gas condensate field at complex gas treatment plants 1B and 2B.

Реализация способа наиболее эффективна в период, когда пластовой энергии месторождения уже не достаточно для эксплуатации месторождения с использованием эффекта дросселирования Джоуля-Томпсона и требуется подвод дополнительной энергии для выделения конденсата из газожидкостной смеси.The implementation of the method is most effective at a time when the reservoir energy of the field is no longer enough to operate the field using the Joule-Thompson throttling effect and additional energy is required to separate condensate from the gas-liquid mixture.

Результаты эксплуатации показали его высокую эффективность. Заявляемое изобретение может широко использоваться и на других действующих и вновь осваиваемых газоконденсатных месторождениях Крайнего Севера РФ.The operating results showed its high efficiency. The claimed invention can be widely used in other existing and newly developed gas condensate fields of the Far North of the Russian Federation.

Применение данного способа позволяет автоматически контролировать и поддерживать заданную плотность НГК, подаваемого в МКП, с целью предотвращения образования газовых пробок и их скоплений, благодаря чему появляется возможность увеличить надежность эксплуатации конденсатопровода и снизить вероятность возникновения осложнений и аварий, которые могли бы привести к серьезным экологическим, людским и материальным потерям.The application of this method allows you to automatically control and maintain the given density of the OGC supplied to the MCP in order to prevent the formation of gas plugs and their accumulations, which makes it possible to increase the reliability of the operation of the condensate pipeline and reduce the likelihood of complications and accidents that could lead to serious environmental, human and material losses.

Claims (2)

1. Способ автоматического поддержания плотности нестабильного газового конденсата - НГК, подаваемого в магистральный конденсатопровод - МКП, с применением турбодетандерного агрегата - ТДА, на установках низкотемпературной сепарации газа в районах Крайнего Севера, включающий очистку поступающей газоконденсатной смеси в установку от механических примесей и разделение ее на НГК, газ и водный раствор ингибитора - ВРИ, отвод НГК и ВРИ в разделитель жидкостей для дегазации, и далее из разделителя жидкостей ВРИ отводят на регенерацию ингибитора в цех регенерации ингибитора, а НГК подается насосом в магистральный конденсатопровод - МКП, а газ выветривания из разделителя жидкости отправляют для использования на собственные нужды, на компремирование для подачи в МГП или на утилизацию, отличающийся тем, что контролируют датчиком плотности плотность НГК, подаваемого в МКП и датчиком температуры температуру газа в низкотемпературном сепараторе, величина которой автоматически поддерживается путем управления скоростью вращения ротора ТДА, которая задается каскадом из двух пропорционально-интегрально-дифференцирующих – ПИД-регуляторов, реализованных на базе автоматизированной системы управления технологическими процессами - АСУ ТП установки, для чего на вход задания SP ПИД-регулятора поддержания плотности НГК на выходе разделителя жидкостей подают сигнал значения уставки плотности, заданную обслуживающим персоналом, а на вход обратной связи PV этого же ПИД-регулятора подают сигнал значения фактической плотности НГК с датчика, установленного на выходе разделителя жидкостей, сравнивая эти сигналы, ПИД-регулятор формирует на своем выходе CV сигнал уставки частоты вращения ротора ТДА, обеспечивающей необходимое охлаждение газожидкостной смеси, поступающей на вход низкотемпературного сепаратора, и гарантирующей достижение необходимой плотности НГК на выходе разделителя жидкостей, и подает ее на вход задания SP ПИД-регулятора управления скоростью вращения ротора ТДА, а на его вход обратной связи PV подается сигнал фактической скорости вращения ротора ТДА, сравнивая которые, ПИД-регулятор формирует сигнал управления клапаном-регулятором, управляющим объемом осушенного газа, выходящего из низкотемпературного сепаратора и прокачиваемого через компрессор ТДА, при этом АСУ ТП одновременно контролирует давление в разделителе жидкостей, автоматически поддерживая его заданное значение с помощью клапана-регулятора, установленного на выходе газа из разделителя жидкостей.1. A method for automatically maintaining the density of unstable gas condensate — OGC supplied to the main condensate line — MCP using a turboexpander unit — TDA, at low-temperature gas separation units in the Far North, including cleaning the incoming gas-condensate mixture into the installation from mechanical impurities and separating it into NGC, gas and an aqueous solution of the inhibitor - ARI, the removal of NGC and ARI to the liquid separator for degassing, and then the inhibitor from the liquid separator is diverted to regeneration and in the inhibitor regeneration workshop, and the OGC is pumped to the main condensate line - MCP, and the weathering gas from the liquid separator is sent for personal use, for compression for supply to the MHP or for utilization, characterized in that the density of the OGC supplied by the density sensor is monitored in the MCP and the temperature sensor, the gas temperature in the low-temperature separator, the value of which is automatically maintained by controlling the rotational speed of the TDA rotor, which is set by a cascade of two proportions ion-integral-differentiating - PID controllers, implemented on the basis of an automated process control system - automatic process control system, for which the input of the SP PID regulator for maintaining the density of gas condensate at the output of the liquid separator provides a signal for the density setting value set by the maintenance personnel, and the feedback signal PV of the same PID controller provides a signal of the actual density of the OGC from the sensor installed at the output of the liquid separator, comparing these signals, the PID controller generates at its output CV a signal for setting the rotational speed of the TDA rotor, which provides the necessary cooling of the gas-liquid mixture supplied to the input of the low-temperature separator, and ensures that the required density of the OGC is reached at the output of the liquid separator, and feeds it to the input of the SP PID controller for controlling the speed of rotation of the TDA rotor and its feedback input PV receives a signal of the actual rotational speed of the TDA rotor, comparing which, the PID controller generates a control signal for the valve regulator, controlling the volume of dried gas leaving the low-temperature separator and pumped through the TDA compressor, while the automatic process control system simultaneously controls the pressure in the liquid separator, automatically maintaining its set value using the control valve installed at the gas outlet from the liquid separator. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что если во время реализации процесса поддержания заданной плотности НГК температура в низкотемпературном сепараторе достигнет своих предельных значений - верхнего либо нижнего, обозначенных в технологическом регламенте установки, либо рабочий орган клапана-регулятора, управляющего объемом осушенного газа, выходящего из низкотемпературного сепаратора и прокачиваемого через компрессор ТДА, достигнет своего крайнего положения - закрытого или открытого, тогда АСУ ТП формирует сообщение оператору о невозможности достижения заданной плотности НГК, подаваемого в МКП, и необходимости принятия решения об изменении режима работы установки.2. The method according to p. 1, characterized in that if, during the implementation of the process of maintaining a given density of OGCs, the temperature in the low-temperature separator reaches its limit values - upper or lower, indicated in the technological procedure of the installation, or the working body of the control valve that controls the volume of dried gas leaving the low-temperature separator and pumped through the TDA compressor will reach its extreme position - closed or open, then the automatic process control system generates a message to the operator about zmozhnosti achieve the desired density NGK supplied to the MCP, and the need for the decision to change the mode of operation.
RU2018135571A 2018-10-08 2018-10-08 Method for automatic maintenance of density of unstable gas condensate supplied to main condensate line, using turboexpander unit, in installations of low-temperature gas separation in areas of extreme north RU2697208C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018135571A RU2697208C1 (en) 2018-10-08 2018-10-08 Method for automatic maintenance of density of unstable gas condensate supplied to main condensate line, using turboexpander unit, in installations of low-temperature gas separation in areas of extreme north

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018135571A RU2697208C1 (en) 2018-10-08 2018-10-08 Method for automatic maintenance of density of unstable gas condensate supplied to main condensate line, using turboexpander unit, in installations of low-temperature gas separation in areas of extreme north

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2697208C1 true RU2697208C1 (en) 2019-08-13

Family

ID=67640360

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018135571A RU2697208C1 (en) 2018-10-08 2018-10-08 Method for automatic maintenance of density of unstable gas condensate supplied to main condensate line, using turboexpander unit, in installations of low-temperature gas separation in areas of extreme north

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2697208C1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2756965C1 (en) * 2020-12-09 2021-10-07 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром добыча Ямбург" Method for automatic maintenance of temperature mode of installation of low temperature gas separation by adiabatic expansion, air cooling devices and/or their combination
RU2768837C1 (en) * 2021-06-02 2022-03-24 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром добыча Ямбург" Method for automatic maintenance of density of unstable gas condensate using turbo-expander units at outlet of low-temperature gas separation units of northern oil and gas condensate fields of the russian federation
RU2768442C1 (en) * 2021-06-02 2022-03-24 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром добыча Ямбург" Method for automatic maintenance of density of unstable gas condensate using air cooling devices in installations for low-temperature gas separation of northern oil and gas condensate fields of the russian federation
RU2768443C1 (en) * 2021-06-02 2022-03-24 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром добыча Ямбург" Method for automatic maintenance of unstable gas condensate density supplied to the main condensate pipeline at low-temperature gas separation plants in the far north
RU2781238C1 (en) * 2022-03-15 2022-10-07 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром добыча Ямбург" Method for automatic control of low-temperature gas separation unit with turbo-expander units in the north of rf

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0150068A2 (en) * 1984-01-23 1985-07-31 RHEINHÜTTE vorm. Ludwig Beck GmbH & Co. Method and apparatus for controlling different operational parameters for pumps and compressors
RU77949U1 (en) * 2008-04-09 2008-11-10 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром добыча Оренбург" (ООО "Газпром добыча Оренбург") INSTALLATION OF LOW-TEMPERATURE SEPARATION OF A HYDROCARBON GAS
RU2451251C1 (en) * 2011-03-22 2012-05-20 Закрытое акционерное общество Финансовая компания "Центр Космос-Нефть-Газ" Gas processing facility of gas field of oil and gas condensate deposit
RU2476789C1 (en) * 2011-08-24 2013-02-27 Открытое акционерное общество "ВНИПИгаздобыча" Method for low-temperature preparation of natural gas and extraction of unstable hydrocarbon condensate from native gas (versions) and plant for its realisation
RU2578297C1 (en) * 2014-09-05 2016-03-27 Открытое акционерное общество "Акционерная компания по транспорту нефти "Транснефть" (ОАО "АК "Транснефть") Method and device for regulation of automatic pressure control system (apcs) in the main pipeline for transferring oil products
RU2647288C1 (en) * 2017-03-21 2018-03-15 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром добыча Ямбург" Method for automatic control of technological process for supply of gas condensate into main condensate line

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0150068A2 (en) * 1984-01-23 1985-07-31 RHEINHÜTTE vorm. Ludwig Beck GmbH & Co. Method and apparatus for controlling different operational parameters for pumps and compressors
RU77949U1 (en) * 2008-04-09 2008-11-10 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром добыча Оренбург" (ООО "Газпром добыча Оренбург") INSTALLATION OF LOW-TEMPERATURE SEPARATION OF A HYDROCARBON GAS
RU2451251C1 (en) * 2011-03-22 2012-05-20 Закрытое акционерное общество Финансовая компания "Центр Космос-Нефть-Газ" Gas processing facility of gas field of oil and gas condensate deposit
RU2476789C1 (en) * 2011-08-24 2013-02-27 Открытое акционерное общество "ВНИПИгаздобыча" Method for low-temperature preparation of natural gas and extraction of unstable hydrocarbon condensate from native gas (versions) and plant for its realisation
RU2578297C1 (en) * 2014-09-05 2016-03-27 Открытое акционерное общество "Акционерная компания по транспорту нефти "Транснефть" (ОАО "АК "Транснефть") Method and device for regulation of automatic pressure control system (apcs) in the main pipeline for transferring oil products
RU2647288C1 (en) * 2017-03-21 2018-03-15 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром добыча Ямбург" Method for automatic control of technological process for supply of gas condensate into main condensate line

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2756965C1 (en) * 2020-12-09 2021-10-07 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром добыча Ямбург" Method for automatic maintenance of temperature mode of installation of low temperature gas separation by adiabatic expansion, air cooling devices and/or their combination
RU2768837C1 (en) * 2021-06-02 2022-03-24 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром добыча Ямбург" Method for automatic maintenance of density of unstable gas condensate using turbo-expander units at outlet of low-temperature gas separation units of northern oil and gas condensate fields of the russian federation
RU2768442C1 (en) * 2021-06-02 2022-03-24 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром добыча Ямбург" Method for automatic maintenance of density of unstable gas condensate using air cooling devices in installations for low-temperature gas separation of northern oil and gas condensate fields of the russian federation
RU2768443C1 (en) * 2021-06-02 2022-03-24 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром добыча Ямбург" Method for automatic maintenance of unstable gas condensate density supplied to the main condensate pipeline at low-temperature gas separation plants in the far north
RU2781238C1 (en) * 2022-03-15 2022-10-07 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром добыча Ямбург" Method for automatic control of low-temperature gas separation unit with turbo-expander units in the north of rf
RU2813500C1 (en) * 2023-03-01 2024-02-12 Общество с ограниченной ответственностью "НОВАТЭК Научно-технический центр" Method of gas condensate well development after formation hydraulic fracturing

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2697208C1 (en) Method for automatic maintenance of density of unstable gas condensate supplied to main condensate line, using turboexpander unit, in installations of low-temperature gas separation in areas of extreme north
RU2680532C1 (en) Method for automatic support of the temperature mode of technological processes with the use of turboexpander aggregate on the installation of low-temperature gas separation under the far north conditions
RU2700310C1 (en) Method for automatic maintenance of density of unstable gas condensate, supplied to main condensate line, at installations of low-temperature gas separation in areas of extreme north
RU2692164C1 (en) Method for automatic maintenance of density of unstable gas condensate supplied to the main condensate line, using the air cooling apparatus, at the units of low-temperature gas separation in areas of the far north
RU2685460C1 (en) Method for automatic support of the temperature mode of technological processes of the installation of low-temperature gas separation under the far north conditions
US6085546A (en) Method and apparatus for the partial conversion of natural gas to liquid natural gas
US6139740A (en) Apparatus for improving efficiency of a reverse osmosis system
JP2017520704A (en) Pressure regulator for gas supply system of gas turbine equipment
RU2415307C1 (en) System and procedure for controlled build-up of pressure of low pressure gas
US6269656B1 (en) Method and apparatus for producing liquified natural gas
CN1645012A (en) Lithium bromide absorbing refrigerator of membrane separation concentrating solution
RU180075U1 (en) Nitrogen Compressor Unit
RU2768837C1 (en) Method for automatic maintenance of density of unstable gas condensate using turbo-expander units at outlet of low-temperature gas separation units of northern oil and gas condensate fields of the russian federation
RU2755099C1 (en) Method for automatic control of low-temperature gas separation at oil and gas condensate fields in the north of the russian federation
RU2768443C1 (en) Method for automatic maintenance of unstable gas condensate density supplied to the main condensate pipeline at low-temperature gas separation plants in the far north
RU2756965C1 (en) Method for automatic maintenance of temperature mode of installation of low temperature gas separation by adiabatic expansion, air cooling devices and/or their combination
RU2783035C1 (en) Method for automatic control of low-temperature gas separation unit with air cooling apparatus in the north of rf
RU2781231C1 (en) Method for automatic control of a low-temperature gas separation unit operating in the conditions of the north of the russian federation
RU2775126C1 (en) Method for automatically maintaining the density of unstable gas condensate at the output of low-temperature gas separation units of the northern petroleum and gas condensate fields of the russian federation
RU2783034C1 (en) Method for automatic control of a low-temperature gas separation unit with air cooling apparatus in the extreme north of the russian federation
RU2768442C1 (en) Method for automatic maintenance of density of unstable gas condensate using air cooling devices in installations for low-temperature gas separation of northern oil and gas condensate fields of the russian federation
RU2782988C1 (en) Method for automatic control of a low-temperature gas separation unit operating in the conditions of the extreme north of the russian federation
US20230073208A1 (en) System and method for harnessing energy from a pressurized gas flow to produce lng
RU2016149626A (en) METHOD AND DEVICE FOR EXPANDING GAS FLOW
RU2783036C1 (en) Method for automatic maintenance of temperature condition at low-temperature gas separation installations with turbo-expander units in the extreme north of the russian federation