RU2704843C1 - Automated control system for compounding process of sulphurous and high-sulfur oils - Google Patents

Automated control system for compounding process of sulphurous and high-sulfur oils Download PDF

Info

Publication number
RU2704843C1
RU2704843C1 RU2018138140A RU2018138140A RU2704843C1 RU 2704843 C1 RU2704843 C1 RU 2704843C1 RU 2018138140 A RU2018138140 A RU 2018138140A RU 2018138140 A RU2018138140 A RU 2018138140A RU 2704843 C1 RU2704843 C1 RU 2704843C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
oil
flow
sulfur
sulphurous
mixed
Prior art date
Application number
RU2018138140A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Мурсалим Мухутдинович Гареев
Рамиль Назифович Бахтизин
Борис Николаевич Мастобаев
Султанмагомед Магомедтагирович Султанмагомедов
Рустам Зайтунович Сунагатуллин
Азат Мурсалимович Гареев
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет"
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет"
Priority to RU2018138140A priority Critical patent/RU2704843C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2704843C1 publication Critical patent/RU2704843C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: oil and gas industry.SUBSTANCE: invention relates to means of automation and can be used in pipeline transport for compounding of high-sulfur oil flow by pumping sulfuric oil during oil transfer from several pipelines to common pipeline, through which mixture of oil is transported to consumer. Automated system for compounding of sulphurous and high-sulfur oils contains at least two oil pipelines for pumping of different-grade oils. There is possibility of swelling of flow of sulphurous oil into flow of high-sulfur oil. Oil flow line of sulphurous oil is equipped with sulfur flow oil flow parameters measuring unit, flow meter, quality measurement unit, flow rate and pressure regulator. Flow meter, quality measurement unit and sulfur content analyzer are installed on oil pipeline for mixed oil. System comprises a control unit containing a controller and computing devices interconnected with a flow meter at a sulphurous oil pipeline and a flow meter at an oil pipeline for mixed oil. Sulfur oil flow meters information outputs and mixed oil flow rate, sour oil flow parameters measurement unit, sulfur content analyzer in mixed oil, quality measurement units are connected to control unit. Information output of the control unit can be influenced by the flow rate and pressure control flap. Control unit comprises, in order to compensate inertia of system and increase control efficiency of additional computing devices, ratio of flow of sulphurous oil to flow rate of mixed oil for determination of preset algorithm of required flow rate of flow of sulfur-bearing oil, at which content of sulfur and/or density equal to specified value will be provided on flow of mixed oil.EFFECT: maintenance of preset indicators of quality of compound oil, control of pressure with maintenance of its not lower than specified in oil pipeline with sulphurous oil at pumping sulphurous oil into stream of high-sulfur oils for compounding, accounting for the amount of oil supplied to the consumer via a common line, and the amount of sulphurous oil.6 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к средствам автоматизации и может быть использовано в трубопроводном транспорте для компаундирования потока высокосернистых нетей путем подкачки сернистых нефтей при перекачке нефти из нескольких трубопроводов в общую магистраль, по которой смесь нефтей транспортируется к потребителю.The invention relates to automation and can be used in pipeline transport to compound the flow of high sulfur neti by pumping sulfur dioxide when pumping oil from several pipelines to a common highway through which the mixture of oil is transported to the consumer.

Система предназначена для контролирования и регулирования процесса компаундирования - смешения нескольких потоков нефтей с целью обеспечения необходимых качественных характеристик смешанного потока нефти.The system is designed to control and regulate the compounding process - mixing several oil streams in order to provide the necessary quality characteristics of a mixed oil stream.

Нефти различных месторождений отличаются по химическому и физическому составу. По химическому составу все нефти довольно близки между собой и состоят из двух основных элементов - углерода и водорода, на долю которых приходится 97-99% всего состава. Содержание в нефти, других элементов - серы, кислорода, азота - обычно не превышает 1-2%, и лишь в виде исключения достигает 3-5% преимущественно за счет серы, которая присутствует в нефти в виде органических соединений - сульфиды, меркаптаны и др. и частично - в свободном состоянии. Содержание в нефти сернистых соединений ухудшает качество нефти и вызывает серьезные осложнения в процессах добычи, переработки нефти из-за коррозии внутренних поверхностей нефтепроводов и другого оборудования.Oils of various fields differ in chemical and physical composition. In terms of chemical composition, all oils are quite close to each other and consist of two main elements - carbon and hydrogen, which account for 97-99% of the total composition. The content in oil, other elements - sulfur, oxygen, nitrogen - usually does not exceed 1-2%, and only as an exception it reaches 3-5% mainly due to sulfur, which is present in oil in the form of organic compounds - sulfides, mercaptans, etc. . and partially - in a free state. The content of sulfur compounds in oil degrades the quality of the oil and causes serious complications in the processes of oil production and refining due to corrosion of the internal surfaces of oil pipelines and other equipment.

Одной их важных физических характеристик нефти является ее плотность. Плотность нефтей изменяется в широких пределах. Например, по ГОСТ Р 51858-2002 в зависимости от значения плотности, выхода светлых фракций и содержанию парафина нефти подразделяются на пять типов: 0 - особо легкие; 1 - легкие; 2 - средние; 3 - тяжелые; 4 - особо тяжелые или битуминозные. Значение плотности при температуре 20°С для типа 0, менее 830 кг/м3, а для типа 4 - более 895 кг/м3. Как правило, содержание серы в легких нефтях относительно мало.One of their important physical characteristics of oil is its density. The density of oils varies widely. For example, according to GOST R 51858-2002, depending on the density value, the yield of light fractions and the paraffin content, the oils are divided into five types: 0 - especially light; 1 - lungs; 2 - medium; 3 - heavy; 4 - especially heavy or bituminous. The density value at a temperature of 20 ° C for type 0 is less than 830 kg / m3, and for type 4 it is more than 895 kg / m3. As a rule, the sulfur content in light oils is relatively low.

Физико-химические характеристики нефти, в том числе процентное содержание серы, плотность нефти определяют ее качество. По существующим нормам при экспорте нефти массовая доля содержание серы в нефти, отпускаемой потребителю, должна быть не более 1,8%, а плотность - не более 865 кг/м3 при стандартных условиях.Physico-chemical characteristics of oil, including the percentage of sulfur, oil density determine its quality. According to existing standards, when exporting oil, the mass fraction of sulfur content in oil sold to the consumer should not exceed 1.8%, and the density should not exceed 865 kg / m3 under standard conditions.

По классификации в соответствии с ГОСТ Р 51858-2002 нефти по содержанию серы делятся на классы: по содержанию серы до 0,6% (массовые проценты) нефти относятся малосернистым; от 0,61% до 1,8% к сернистым; от 1,81 до 3,5% к высокосернистым и свыше 3,5% к особо высокосернистым.According to the classification in accordance with GOST R 51858-2002, oils by sulfur content are divided into classes: according to sulfur content, up to 0.6% (mass percent) of oil are low-sulfur; from 0.61% to 1.8% to sulfur; from 1.81 to 3.5% to sour and over 3.5% to especially sour.

В последнее время наблюдается тенденция увеличения содержания серы в добываемых нефтях в месторождениях Российской Федерации, такая тенденция увеличения содержания серы в добываемых нефтях прогнозируется и в перспективе. Таким образом, в смеси нефтей, перекачиваемых по магистральным трубопроводам, наблюдается и будет наблюдаться увеличение содержания серы, и при этом цена нефти может уменьшаться при продаже нефти нефтедобывающими предприятиями потребителям и на экспорт. Поэтому необходимо беречь ресурсы сернистой и малосернистых нефтей и их использовать рационально при смешивании с потоком высокосернистых нефтей. Поскольку существует корреляционная зависимость между содержанием серы, плотностью и выходом светлых фракций при переработке, актуальным становится вопрос о размещении потоков с высоким содержанием серы. Таким образом, для нефтедобывающих предприятий встает вопрос о рациональном распределении грузопотоков, чтобы сохранить выручку при продаже потребителям как внутри страны, так при поставке экспорт. Поскольку нефтепроводные предприятия оказывают услуги нефтедобывающим предприятиям по перекачке нефти по магистральным трубопроводам, и по их сдаче потребителям и на экспорт, такую задачу о рациональном распределении грузопотоков могут решать нефтепроводные предприятия.Recently, there has been a tendency to increase the sulfur content in produced oil in the fields of the Russian Federation, such a tendency to increase sulfur content in the produced oil is also forecast in the future. Thus, in the mixture of oil pumped through the main pipelines, an increase in sulfur content is observed and will be observed, while the price of oil can decrease when oil is sold by oil producers to consumers and for export. Therefore, it is necessary to conserve resources of sulfur and low-sulfur oils and use them rationally when mixing with a stream of high-sulfur oils. Since there is a correlation between the sulfur content, density and the yield of light fractions during processing, the issue of the location of streams with a high sulfur content becomes relevant. Thus, for oil-producing enterprises, the question arises of a rational distribution of freight flows in order to preserve revenue from sales to consumers both domestically and from export deliveries. Since oil pipelines provide services to oil producers for pumping oil through trunk pipelines, and for their delivery to consumers and for export, oil pipelines can solve this problem of rational distribution of cargo flows.

Себестоимость сдаваемой продукции и прибыль поставщиков продукции находятся в прямой зависимости от показателей качества и количества (объема) принятых на переработку нефтей и сданной потребителю смеси нефтей. Так, например, уменьшение количества подкачиваемой сернистой нефти меньше заданного значения в поток высокосернистой в процессе смешивания этих потоков приводит к ухудшению качества смеси (содержание серы в смеси может быть выше заданного значения), а поставка потребителю смеси нефти с меньшим, чем оговорено в договоре между поставщиком и потребителем, содержанием серы, приводит к увеличению количества подкачиваемой сернистой нефти, т.е. неоправданно расходуются ресурсы сернистой нефти, или уменьшению количества подкачиваемой высокосернистой нефти, что может создать проблему с размещением добытой высокосернистой нефти.The cost of goods delivered and the profit of suppliers of products are directly dependent on the quality indicators and the quantity (volume) of oil accepted for refining and the oil mixture delivered to the consumer. So, for example, a decrease in the amount of sulphurous oil pumped in is less than a predetermined value in a sour stream during mixing of these streams leads to a deterioration in the quality of the mixture (the sulfur content in the mixture may be higher than the set value), and the supply to the consumer of a mixture of oil with a lower than specified in the contract between supplier and consumer, sulfur content, leads to an increase in the amount of sulphurous oil pumped, i.e. unreasonably spent resources of sulphurous oil, or a decrease in the amount of sour crude pumped, which may create a problem with the placement of extracted sour oil.

Путь решения проблемы размещения высокосернистых нефтей может заключаться в компаундировании разносортных нефтей за счет запаса качества по некоторым показателям.The way to solve the problem of placement of sour crude oils may be to compound high-grade oils due to the quality reserve for some indicators.

Компаундирование - это процесс рационального смешения разно-сортных нефтей или нефтепродуктов для получения смеси требуемого качества. Например, могут быть следующие варианты схемы рационального смешения:Compounding is the process of rational mixing of different types of oils or petroleum products to obtain a mixture of the required quality. For example, there may be the following options for rational mixing schemes:

1. В поток сернистой нефти подкачивается поток высокосернистой нефти и после смешения формируется поток сернистой нефти.1. A sour oil stream is pumped into the sulphurous oil stream and, after mixing, a sulphurous oil stream is formed.

2. В поток высокосернистой нефти подкачивается поток сернистой нефти и после смешения формируется поток сернистой нефти.2. A sulphurous oil stream is pumped into the sour oil stream and, after mixing, a sulphurous oil stream is formed.

3. В поток малосернистой нефти подкачивается поток сернистой нефти и после смешения формируется поток малосернистой нефти.3. A stream of sulphurous oil is pumped into the stream of low sulfur oil and, after mixing, a stream of low sulfur oil is formed.

4. В поток сернистой нефти подкачивается поток малосернистой нефти и после смешения формируется поток малосернистой нефти.4. A stream of low sulfur oil is pumped into the stream of sulfur dioxide and, after mixing, a stream of low sulfur oil is formed.

5. В поток высокосернистой нефти подкачивается поток особо высоко-сернистой нефти и после смешения формируется поток высокосернистой нефти.5. A stream of particularly high sour oil is pumped into the sour oil stream, and after mixing, a sour oil stream is formed.

6. В поток особо высокосернистой нефти подкачивается поток высоко-сернистой нефти и после смешения формируется поток высокосернистой нефти.6. A stream of sour crude oil is pumped into the stream of particularly sour crude oil and, after mixing, a stream of sour crude is formed.

При безрезервуарной сдаче нефти учет количества перекачиваемой по нефтепроводам определяют по показаниям расходомеров. Данные о физико-химическом составе нефти получают на основе лабораторного анализа средней нефти пробы, отбираемой пробоотборником в потоке или приборами, установленными на потоке.In case of tankless oil delivery, accounting for the amount pumped through oil pipelines is determined by the readings of the flow meters. Data on the physico-chemical composition of the oil is obtained on the basis of laboratory analysis of the average oil sample taken by the sampler in the stream or devices installed on the stream.

Для обеспечения учета количества и контроля показателей качества перекачиваемой нефти по магистральным трубопроводам для сдачи потребителям (на нефтеперерабатывающие заводы (НПЗ) или на экспорт) на нефтеперекачивающих станциях (НПС) используются автоматизированные системы измерения количества и показателей качества нефти (СИКН).To ensure accounting for the quantity and control of the quality indicators of the pumped oil through main pipelines for delivery to consumers (at oil refineries (refineries) or for export) at oil pumping stations (NPS), automated systems for measuring the quantity and quality indicators of oil (LPS) are used.

Известна автоматизированная система компаундирования, предусматривающая подкачку высокосернистой нефти в поток сернистых нефтей и управление показателями качества потока жидкости, полученной в результате смешения потоков, поступающих по трубопроводам в емкость для смешения, содержащая устройство регулирования потока, блок управления, управляющий выход которого взаимосвязан с устройством регулирования потока, блоки измерения параметров потока высокосернистой нефти, измеритель расхода потока высокосернистой нефти и измеритель расхода смешанного потока, при этом выходы блока измерения параметров потока высокосернистой нефти и измерителя расхода высокосернистой нефти, измерителя расхода смешанного потока взаимосвязаны с соответствующими информационными входами блока управления, блок измерения показателей качества смешанного потока снабжен анализатором содержания серы, устройство регулирования потока предназначено для регулирования давления и расхода потока высокосернистой нефти и снабжено регуляторами давления и расхода. (RU 2158437 G05D 11/ 02, 25.06.1999). Указанная система выбрана в качестве ближайшего аналога.A well-known automated compounding system is provided for pumping sour crude oil into a sulphurous oil stream and controlling the quality indicators of a liquid stream obtained by mixing the flows coming through pipelines to a mixing vessel containing a flow control device, a control unit whose control output is interconnected with a flow control device , blocks for measuring the parameters of the flow of sour oil, a meter for the flow rate of sour oil and a meter the flow of the mixed stream, while the outputs of the unit for measuring the parameters of the flow of sour crude oil and the meter for the consumption of sour oil, the meter for the consumption of the mixed stream are interconnected with the corresponding information inputs of the control unit, the unit for measuring the quality of the mixed stream is equipped with a sulfur content analyzer, the flow control device is designed to control the pressure and flow rate of sour oil and is equipped with pressure and flow regulators. (RU 2158437 G05D 11/02, 06/25/1999). The specified system is selected as the closest analogue.

Известная система позволяет обеспечить поддержание заданных показателей качества компаундированной нефти (содержания серы или плотности) за счет непрерывного контроля качественных показателей этого потока и регулирования расхода потока нефти с высоким содержанием серы, обеспечение контроля давления в нефтепроводе с высокосернистой нефтью, поступающей в общую магистраль, с целью поддержания давления в этом трубопроводе выше давления, соответствующего режиму испарения - порогу кавитации, обеспечение учета количества нефти, направляемой потребителю по общей магистрали и количества высокосернистой нефти.The known system allows you to maintain the specified quality indicators of compounded oil (sulfur content or density) by continuously monitoring the quality indicators of this flow and regulating the flow rate of the oil stream with high sulfur content, ensuring pressure control in the pipeline with sour crude oil entering the main line, with the aim of maintaining the pressure in this pipeline is higher than the pressure corresponding to the evaporation mode — the cavitation threshold, accounting for the amount of oil, my customer based on the total amount of backbone and sour crude.

Техническое решение вышеуказанной системы можно применить для случаев смешения потоков по вариантам 1, 3 и 5 (фиг. 1).The technical solution of the above system can be applied to cases of mixing flows according to options 1, 3 and 5 (Fig. 1).

Однако могут быть случаи, когда имеется необходимость подкачивать при компаундировании поток сернистой нефти в поток высокосернистой нефти (вариант смешения 2, или подкачивать поток малосернистой нефти в поток сернистой нефти (вариант смешения 4), или подкачивать поток высокосернистой нефти в поток особо высокосернистой нефти (вариант смешения 6)However, there may be cases when it is necessary to pump a sulphurous oil stream into a sour oil stream during compounding (mixing option 2, or pump a sulphurous oil stream into a sulphurous oil stream (mixing variant 4), or pump a sour oil stream into a particularly sour oil stream (option mixing 6)

Система компаундирования по патенту №2158437 «Автоматизированная система управления процессом компаундирования нефтей» не может обеспечить управление компаундированием для таких случаев. Потому что в известном техническом решении, чтобы уменьшить содержание серы в общем потоке (после смешения) необходимо заслонку в регуляторе расхода на линии высокосернистой нефти нужно прикрывать для уменьшения расхода подкачки нефти, а для увеличения содержания серы в общем потоке необходимо заслонку приоткрывать. Для случаев смешения по вариантам 2, 4, 6 алгоритм управления смешением, будет следующим: например, для варианта 2: для уменьшения содержания серы в общем потоке заслонку на линии сернистой нефти необходимо приоткрывать для увеличения производительности подкачки, а для увеличения содержания серы заслонку прикрывать, т.е. управляющие воздействия на заслонку регулятора расхода должны быть в точности наоборот, чем предусмотрено в техническом решению по известному патенту.The compounding system according to patent No. 2158437 "Automated system for controlling the process of compounding oils" cannot provide compounding control for such cases. Because in the known technical solution, in order to reduce the sulfur content in the total flow (after mixing), the shutter in the flow regulator on the sour oil line needs to be shut off to reduce the pumping oil flow, and to increase the sulfur content in the total flow, the shutter must be opened. For cases of mixing according to options 2, 4, 6, the mixing control algorithm will be as follows: for example, for option 2: to reduce the sulfur content in the total flow, the shutter on the sulphurous oil line must be opened slightly to increase the pumping capacity, and to increase the sulfur content, close the shutter, those. the control actions on the shutter of the flow regulator should be exactly the opposite, than provided for in the technical solution according to the well-known patent.

Задачей изобретения является создание автоматизированной системы управления компаундированием сернистых и высокосернистых нефтей с достижением следующего технического результата: обеспечение поддержания заданных показателей качества компаундированной нефти, обеспечение контроля давления и поддержания давления не ниже заданного минимального значения в нефтепроводе с сернистой нефтью при подкачке сернистых нефтей в поток высокосернистых нефтей для компаундирования, обеспечение учета количества нефти, направляемой потребителю по общей магистрали, и количества сернистой нефти.The objective of the invention is the creation of an automated control system for compounding sulfur and sour crude oils with the following technical result: ensuring that the specified quality indicators of the compounded oil are maintained, ensuring pressure control and maintaining the pressure not lower than a specified minimum value in the pipeline with sulphurous oil when pumping sulphurous oils into the sour crude oil stream for compounding, ensuring accounting of the amount of oil sent to the consumer about the general highway, and the amount of sulphurous oil.

Технический результат достигается тем, что автоматизированная система управления процессом компаундирования сернистых и высокосернистых нефтей содержит, по крайней мере, два нефтепровода, по которым перекачиваются разносортные нефти, которые поступают в емкость для смешения, и нефтепровод для смешанной нефти, при этом согласно изобретению поток сернистой нефти подкачивается в поток высокосернистой нефти, на нефтепроводе сернистой нефти установлен блок измерения параметров потока сернистой нефти, измеритель расхода, блок измерения качества, регулятор расхода и давления, на нефтепроводе для смешанной нефти установлены измеритель расхода, блок измерения качества, анализатор содержания серы; система содержит блок управления, содержащий контроллер и вычислительные устройства, взаимосвязанные с измерителем расхода на нефтепроводе сернистой нефти и измерителем расхода на нефтепроводе для смешанной нефти, информационные выходы измерителей расхода сернистой нефти и расхода смешанной нефти, блока измерения параметров потока сернистой нефти, анализатора содержания серы в смешанной нефти, блоков измерения качества соединены с блоком управления, информационный выход которого воздействует на заслонку регулятора расхода и давления.The technical result is achieved by the fact that the automated process control system for compounding sulfur and sour crude oils contains at least two pipelines through which different-grade oils are pumped, which enter the mixing tank, and a mixed oil pipeline, while according to the invention, the sulphurous oil stream it is pumped into the sour crude oil stream, a sulphurous oil flow measuring unit, a flow meter, a measuring unit are installed on the sulphurous oil pipeline achestva, flow control and pressure on the pipeline for the blended oil are set flow meter quality measurement unit, the sulfur content analyzer; the system comprises a control unit comprising a controller and computing devices interconnected with a flow meter in a sulphurous oil pipeline and a flow meter in a mixed oil pipeline, information outputs of sulphurous oil flow meters and mixed oil flow meters, a sulphurous oil flow measurement unit, a sulfur content analyzer in mixed oil, quality measuring units are connected to a control unit, the information output of which acts on the shutter of the flow regulator and pressure Niya.

В качестве емкости для смешения используют приемный коллектор подпорной насосной нефтепровода с высокосернистой нефтью.As a mixing tank, a receiving manifold of a booster pump with sour crude oil is used.

Значение настройки регулятора расхода и давления для поддержания давления на линии сернистой нефти не ниже минимального значения выбирается равной величине давления, обеспечивающего достоверность показания измерителя расхода (условие бескавитационного режима работы расходомеров).The setting value of the flow and pressure regulator to maintain the pressure on the sulphurous oil line not lower than the minimum value is chosen equal to the pressure value that ensures the accuracy of the flow meter reading (condition of the cavitation-free mode of operation of the flow meters).

В блоке управления предусмотрена световая или звуковая сигнализации для оповещения персонала об отклонениях, обнаруженных блоком измерения параметров потока сернистой нефти, блоком измерения качества потока смешанной нефти, измеренных показателей указанных потоков от заданных значений.A light or sound alarm is provided in the control unit to notify personnel of deviations detected by the sulphurous oil flow parameter measurement unit, the mixed oil flow quality measurement unit, and the measured values of said flows from specified values.

Блок управления содержит для компенсации инерционности системы и повышения оперативности регулирования, дополнительные вычислительные устройства соотношения расхода сернистой нефти к расходу потока смешанной нефти, определяющие по специальному алгоритму требуемое значение производительности потока сернистой нефти, при котором будет обеспечиваться на смешанном потоке содержание серы и/или плотности, равное заданному значению. Соотношение расходов необходимо для возможности оперативности регулирования содержания серы и поддержания значения серы в потоке смешанной нефти в пределах заданного значения по специальному алгоритму. Для учета количества сернистой нефти и нефти, подаваемой в нефтепровод для смешанной нефти, система содержит вычислительное устройство, взаимосвязанное с измерителем расхода потока сернистой нефти и измерителем расхода потока смешанной нефти.The control unit contains, to compensate for the inertia of the system and increase the efficiency of regulation, additional computing devices for the ratio of the flow of sulfur dioxide to the flow rate of the mixed oil, which, according to a special algorithm, determine the required value of the productivity of the flow of sulfur dioxide, in which the sulfur content and / or density will be provided on the mixed flow, equal to the set value. The cost ratio is necessary for the possibility of prompt regulation of the sulfur content and maintaining the sulfur value in the mixed oil stream within the specified value according to a special algorithm. To account for the amount of sulphurous oil and oil supplied to the mixed oil pipeline, the system comprises a computing device interconnected with a sulphurous oil flow meter and a mixed oil flow meter.

На фиг. 1 показаны схемы рационального смешения, на фиг. 2 представлена принципиальная технологическая схема системы компаундирования сернистых и высокосернистых нефтей, на фиг. 3 функциональная схема автоматизации по данному предложению. Система содержит: 1, 2, нефтепроводы для сернистой, высокосернистой нефти, соответственно; 3с - регулятор расхода и давления; 4с - блок измерения параметров потока сернистой нефти (давления); 5с, 5см - измерители расхода, соответственно, на линии сернистой нефти и потока смешанной нефти; 6 - емкость для смешения; 7с, 7см - блоки измерения качества на линии сернистой нефти и потока смешанной нефти (плотномеры); 8см - анализатор содержания серы на потоке смешанной нефти; 9 - блок управления (БУ), 10 - резервуарный парк НПС для высокосернистой нефти; 11 - нефтепровод для смешанной нефти; 12 - подпорная насосная; 13 - основная насосная. Индексы при цифрах «см» и «с» означают для потока смешанной нефти и сернистого потока, соответственно. Блок управления 9 включает в себя вычислительные устройства ВУ 14, ВУ 15, ВУ 16 и контроллер К 17, ячейку памяти вычислителей 18, где хранятся результаты вычисления, в дальнейшем эти результаты используются контроллером К 17.In FIG. 1 shows rational mixing schemes; FIG. 2 is a schematic flow diagram of a compounding system for sulphurous and sour crude oils; FIG. 3 functional diagram of automation for this proposal. The system contains: 1, 2, oil pipelines for sulphurous, sour oil, respectively; 3c - flow and pressure regulator; 4c is a block for measuring parameters of a flow of sulphurous oil (pressure); 5c, 5cm - flow meters, respectively, on the line of sulphurous oil and mixed oil flow; 6 - capacity for mixing; 7c, 7cm - quality measurement units on the line of sulphurous oil and mixed oil flow (densitometers); 8cm - sulfur content analyzer on the mixed oil stream; 9 - control unit (BU), 10 - oil pumping tank farm for sour crude; 11 - oil pipeline for mixed oil; 12 - booster pump; 13 - main pumping station. The indices for the numbers "cm" and "c" mean for a mixed oil stream and a sulfur stream, respectively. The control unit 9 includes computing devices VU 14, VU 15, VU 16 and the controller K 17, the memory cell of the computers 18, where the calculation results are stored, in the future these results are used by the controller K 17.

Система автоматически отслеживает (контролирует) давление на линии СН с точки зрения обеспечения бескавитационной работы расходомеров узла учета нефти для обеспечения достоверности показаний. Система автоматически поддерживает давление Р на узле учетаThe system automatically monitors (controls) the pressure on the CH line from the point of view of ensuring cavitation-free operation of the flow meters of the oil metering unit to ensure the reliability of the readings. The system automatically maintains pressure P on the metering unit

Figure 00000001
Figure 00000001

где Р min - минимальное значение давление на узле учета, при котором и выше которого будет обеспечиваться бескавитационный режим работы турбинных преобразователей расхода. Значение минимального давления, при котором будет обеспечиваться нормальная бескавитационная работа измерителей расхода вычисляется по формуле, приведенной в работах (А.Ш. Фатхутдинов, М.А. Слепян. Н.И. Ханов и др. «Автоматизированный учет нефти и нефтепродуктов при добыче транспортировке и переработке». Москва, Недра. 2002, стр. 205),where P min - the minimum value of the pressure at the metering unit, at which and above which the cavitation-free operation of the turbine flow converters will be ensured. The value of the minimum pressure at which normal cavitation-free operation of flow meters will be ensured is calculated according to the formula given in the works (A.Sh. Fathutdinov, MA Slepyan. NI Khanov et al. “Automated metering of oil and oil products during transportation and processing ". Moscow, Nedra. 2002, p. 205),

Figure 00000002
Figure 00000002

где Pmin - минимальное избыточное давление в выходном коллекторе СИКН, МПа, (измерителя расхода), Ру - абсолютное давление насыщенных паров при максимальной температуре нефти на СИКН, МПа,where P min is the minimum overpressure in the output manifold of LACT, MPa, (flow meter), Ru is the absolute pressure of saturated vapor at the maximum oil temperature at LACT, MPa,

ΔРТПР - перепад давления в преобразователе расхода (измерителя расхода) По данному техническому решению вводится дополнительное вычислительное устройство для вычисления с определенной периодичностью и контроля соотношения расходов на линии подкачки сернистой нефти и на линии потока смешанной нефти для возможности плавного и оперативного регулирования содержания серы по специальному алгоритму.ΔР ТПР - differential pressure in the flow transducer (flow meter) According to this technical solution, an additional computing device is introduced to calculate with a certain periodicity and control the flow ratio on the sour oil pumping line and on the mixed oil flow line for the possibility of smooth and operational regulation of sulfur content using a special the algorithm.

Дело в том, что при применении регуляторов расхода можно предусмотреть регулирование расхода на линии подкачки СН путем изменения положения заслонки регулятора расхода по прямой пропорциональности, при котором регулирование обеспечивается дискретно и занимает определенное время. Например, если содержание серы меньше заданного значения, то заслонка прикрывается на некоторую величину (которая определяется при настройке) и результат регулирования будет известен через некоторое время за счет инерционности системы, связанной с расстоянием от точки смешения и до места установки анализатора содержания серы, т.е. поток с новым содержанием серы после регулирования подходит к блоку измерения качества (БИК) потока смешанной нефти через время, которое равно отношению расстояния от точки смешения и до места установки анализатора содержания серы к скорости потока, и время еще увеличивается на дискретность выдачи значения содержания серы анализатором на потоке, которое составляет примерно 240 с, и время необходимое на позиционирование заслонок регулятора расхода составляет примерно 4 с. Новое значение содержания серы в потоке смешанной нефти может быть больше заданного значения, тогда блок управления дает управляющее воздействие на регулятор расхода, и заслонка будет приоткрываться на некоторую величину (которая определяется при настройке) и снова содержание серы может быть меньше или больше заданного значения. Таким образом, регулирование будет дискретным с определенным шагом и требует некоторого времени, пока не установится на смешанном потоке содержание серы, равное заданной величине. Периодичность выполнения замеров и, как следствие, частота выполнения корректировок производительности компаундирования зависит от изменения режима перекачки или содержания серы в трубопроводах сернистой/ высокосернистой нефти и складывается из следующих составляющих:The fact is that when using flow controllers, it is possible to provide for flow control on the CH booster line by changing the position of the shutter of the flow controller in direct proportionality, in which control is provided discretely and takes a certain amount of time. For example, if the sulfur content is less than a predetermined value, then the damper is closed by a certain amount (which is determined during adjustment) and the control result will be known after some time due to the inertia of the system related to the distance from the mixing point and the installation site of the sulfur content analyzer, t. e. the flow with a new sulfur content after regulation approaches the quality measuring unit (BIC) of the mixed oil flow after a time that is equal to the ratio of the distance from the mixing point and the installation site of the sulfur content analyzer to the flow rate, and the time still increases by the discreteness of the output of the sulfur content by the analyzer for a flow of approximately 240 s and the time required to position the dampers of the flow control is approximately 4 s. The new value of the sulfur content in the mixed oil stream may be greater than the set value, then the control unit gives a control action to the flow regulator, and the shutter will open a certain amount (which is determined during setup) and again the sulfur content may be less or more than the set value. Thus, the regulation will be discrete with a certain step and takes some time until the sulfur content equal to a given value is established on the mixed flow. The frequency of measurements and, as a result, the frequency of adjustments to the compounding performance depends on the change in the pumping mode or sulfur content in the pipelines of sulphurous / sour oil and consists of the following components:

- продолжительность движения сернистой нефти от точки смешения нефтей (приемный коллектор подпорной насосной) до анализатора содержания серы tсмеси;- the duration of movement of sulphurous oil from the point of mixing of the oils (intake manifold of the booster pump) to the analyzer of the sulfur content t of the mixture ;

- время обработки результатов измерения массовой концентрации серы анализатором содержания серы t серомер, составляет 240 секунд;- the processing time of the measurement results of the mass concentration of sulfur analyzer sulfur content t seromer is 240 seconds;

- время выдачи управляющего воздействия на регулятор и время быстродействия регулятра t регулятор, составляет примерно 4 секунды. Таким образом, данный временной интервал составляет:- the time of issuing the control action on the regulator and the response time of the regulator t controller is approximately 4 seconds. Thus, this time interval is:

Т=tсмеси+t серомер + t регулятор T = t mixture + t seromer + t regulator

Например, если расстояние от регулятора расхода, установленного на нефтепроводе сернистой нефти до блока измерения качества смешанной нефти, где определяется качество нефти, в том числе содержание серы, принять 300 метров, а среднюю скорость потока примерно 1,2 м/с, то результат регулирования после срабатывания заслонки регулятора расхода, будет известен через время, равное:For example, if the distance from the flow regulator installed on the sulphurous oil pipeline to the mixed oil quality measuring unit, where the oil quality is determined, including sulfur content, is 300 meters and the average flow velocity is about 1.2 m / s, then the result of regulation after actuation of the shutter of the flow regulator, it will be known after a time equal to:

Figure 00000003
т.е. через 8 минут 23 секунды.
Figure 00000003
those. after 8 minutes 23 seconds.

Следующее управляющее воздействие будет после истечения этого времени. Для исключения этого недостатка целесообразно в вычислительном устройстве предусмотреть вычисление требуемого значения соотношения расходов на линии подкачки сернистой нефти и потока смешанной нефти, (т.е. необходимой доли количества сернистой нефти, подаваемой на смешение в общем количестве смешанной нефти) и регулировать заслонкой регулятора расхода таким образом, чтобы на измерителе расхода сернистого потока было установлено это требуемое значение расхода, при котором на потока смешанной нефти будет значение серы, равное заданному значению для возможности плавного регулирования содержания серы по специальному алгоритму. Рассмотрим более подробно предлагаемый алгоритм процесса регулирования.The next control action will be after this time. To eliminate this drawback, it is advisable in the computing device to provide for the calculation of the required value of the ratio of costs on the pumping line of sulphurous oil and the flow of mixed oil (i.e., the necessary proportion of the amount of sulphurous oil supplied to the mixing in the total amount of mixed oil) and adjust the flow regulator shutter with such so that the required flow rate value is established on the sulfur flow meter, at which the sulfur value equal to the specified value will be on the mixed oil flow y value for the possibility of modulating the sulfur content by a special algorithm. Consider in more detail the proposed regulation process algorithm.

Содержание серы и значение плотности при смешении подчиняются закону аддитивности (прямой пропорциональности), с учетом этого уравнение материального баланса будет иметь вид, для содержания серы:The sulfur content and density value during mixing obey the law of additivity (direct proportionality), taking into account this, the equation of material balance will have the form for the sulfur content:

Figure 00000004
Figure 00000004

где, GCM, GCM -массовый расход потока высокосернистой, сернистой и потока смешанной нефти, соответственно;where, G CM , G CM is the mass flow rate of the sour, sulphurous and mixed oil flow, respectively;

SBCH, SCH, SCM содержание серы в потоках высокосернистой, сернистой и потока смешанной нефти, соответственно, в массовых процентах;S BCH , S CH , S CM sulfur content in the streams of sour, sulphurous and mixed oil, respectively, in mass percent;

С учетом

Figure 00000005
Taking into account
Figure 00000005

Из уравнения (3), с учетом, соотношения (4)From equation (3), taking into account relations (4)

Figure 00000006
Figure 00000006

имеемwe have

Figure 00000007
Figure 00000007

Аналогичное уравнение для плотности потока смешанной нефти, будетA similar equation for a mixed oil flux density would be

Figure 00000008
Figure 00000008

где ρВСН, ρСН, ρСМ - значение плотности в потоках высокосернистой, сернистой и потока смешанной нефти, соответственно, в кг/м3;where ρ BCH , ρ CH , ρ CM - the density value in the flows of sour, sulfur and mixed oil flow, respectively, in kg / m 3 ;

Соотношение (6) и (61), показывает, что регулировать содержание серы и плотности на потоке смешанной нефти можно обеспечить изменением соотношения производительностей потока сернистой нефти к производительности на потоке смешанной нефти. Текущее соотношение производительностей находим из (6) при регулировании по содержанию серыThe ratio of (6) and (6 1 ) shows that it is possible to control the sulfur content and density in the mixed oil stream by changing the ratio of the productivity of the sulfurous oil stream to the productivity in the mixed oil stream. The current performance ratio is found from (6) when controlling for sulfur content

Figure 00000009
Figure 00000009

где G1 CH - текущее значение массовой производительности сернистого потока, при котором содержание серы в смеси отличается от заданной величины, т.е при этом соотношении содержание серы равно SCM, и его значение может быть больше или меньше заданного значения содержания серы

Figure 00000010
where G 1 CH is the current value of the mass productivity of the sulphurous stream, at which the sulfur content in the mixture differs from the set value, i.e., with this ratio, the sulfur content is S CM , and its value can be more or less than the set value of sulfur content
Figure 00000010

Определим какое требуемое соотношение производительностей необходимо установить для того чтобы содержание серы на потоке смешанной нефти было равно заданному значению

Figure 00000011
We determine what the required ratio of productivity is necessary to establish in order for the sulfur content in the mixed oil stream to be equal to the specified value
Figure 00000011

Figure 00000012
Figure 00000012

где

Figure 00000011
- заданное содержание серы в смешанном потоке.Where
Figure 00000011
- the specified sulfur content in the mixed stream.

GCM=GBCH+GCH G CM = G BCH + G CH

Необходимое значение массового расхода подкачки сернистой нефти находим из (8)The necessary value of the mass flow rate of pumping sulfur dioxide is found from (8)

Figure 00000013
Figure 00000013

Могут быть следующие случаи при регулировании содержания серы: 1) S > Sсм зад или 2) Sсм < Sсм зад 3) Sсм = Sсм зад., аналогично при регулировании по значению плотности 1) ρ см > ρ см зад или 2) ρ см < ρ см зад 3) ρ см = ρ см зад.,There may be the following cases when controlling the sulfur content: 1) S cm > S cm back or 2) S cm <S cm back 3) S cm = S cm back. , similarly, when controlling by the density value 1) ρ cm > ρ cm butt or 2) ρ cmcm butt 3) ρ cm = ρ cm butt. ,

Для определения на какую величину нужно корректировать производительность подкачки сернистой нефти, если при регулировании заслонками регулятора расхода не достигли заданного значения серы, вычтем из соотношения (8) соотношение (7) и после преобразований получим:To determine by what value it is necessary to adjust the performance of pumping sulfur dioxide if, when controlling the dampers of the flow regulator, the set sulfur value has not been reached, we subtract relation (7) from relation (8) and after the transformations we get:

Figure 00000014
Figure 00000014

Поскольку расходомером производится измерение объемного расхода, то необходимо вычислить значение требуемого расхода сернистого потока в объемных единицах. Из формулы (8), с учетом, что: GCHCH⋅QCH; GСМCM⋅QCM, имеем:Since the flowmeter measures the volumetric flow rate, it is necessary to calculate the value of the required flow rate of sulfur dioxide in volume units. From the formula (8), taking into account that: G CH = ρ CH ⋅ Q CH ; G CM = ρ CM ⋅ Q CM , we have:

Figure 00000015
Figure 00000015

Или при регулировании по значению плотности, имеем:Or when adjusting for the density value, we have:

Figure 00000016
Figure 00000016

где QCH, QCM - производительность в объемных единицах (м3/с) показания расходомеров на потоках сернистой и смешанной нефти, соответственно;where Q CH , Q CM - productivity in volume units (m 3 / s) of the flow meter readings on the flows of sulfur and mixed oil, respectively;

ρСН, ρВСН, ρСМ - плотности сернистой, высокосернистой и смешанной нефти при температуре перекачки (при температуре измерения расхода), соответственно. Преобразуя формулу (10), имеемρ СН , ρ ВСН , ρ СМ are the densities of sulphurous, sour and mixed oil at the pumping temperature (at the flow measurement temperature), respectively. Transforming formula (10), we have

Figure 00000017
Figure 00000017

или, при регулировании по значению плотностиor, when controlled by the density value

Figure 00000018
Figure 00000018

где Q1 СН - текущее значение объемной производительности сернистого потока, при котором содержание серы в смеси отличается от заданной величины, т.е., при этом соотношении содержание серы SCM, и его значение может быть больше или меньше заданного значения содержания серы

Figure 00000011
.where Q 1 CH is the current value of the volumetric productivity of the sulphurous stream, at which the sulfur content in the mixture differs from the set value, i.e., with this ratio the sulfur content is S CM , and its value can be more or less than the set value of sulfur content
Figure 00000011
.

Формула (12) показывает, что при производительности подкачки сернистой нефти Q1 CH в случае, когда S>Sсм зад требуется увеличение подкачки сернистой нефти, и блок управления дает управляющее воздействие на заслонку регулятора расхода на приоткрытие и установит объемный расход, равный QCH, а если Sсм <Sсм зад требуется уменьшение производительности подкачки, и блок управления дает управляющее воздействие на прикрытие заслонки и установит расход QCH. Аналогичные рассуждения и выводы справедливы и для регулирования по значению плотности.Formula (12) shows that when the productivity of pumping sulfur dioxide oil Q 1 CH in the case when S cm > S cm ass , an increase in the pumping of sulfur dioxide is required, and the control unit gives a control effect on the shutter of the flow regulator for ajar and sets the volume flow equal to Q CH , and if S cm <S cm rear , a decrease in the pumping capacity is required, and the control unit gives a control action on the shutter cover and sets the flow rate Q CH . Similar reasoning and conclusions hold true for regulation by density value.

Система работает следующим образом.The system operates as follows.

Потоки сернистой и высокосернистой нефти поступают соответственно по нефтепроводам 1 и 2 в емкость 6 для смешения, например, приемный коллектор подпорной насосной нефтепровода с высокосернистой нефтью, где осуществляется их смешение, после чего поток смешанной нефти подается в нефтепровод 11 для смешанной нефти для дальнейшей транспортировки ее потребителю. В процессе смешения датчик давления, входящий в состав блока 4с измерения параметров потока сернистой нефти, производит измерение давления потока сернистой нефти в нефтепроводе 1, блок 7см измерения качества и концентрации серы анализатор 8см содержания серы на потоке смешанной нефти производят непрерывное измерение процентного содержания серы в потоке смешанной нефти и плотность этого потока. Результаты измерений с выходов блоков 4с и 7 см, 8см подаются в блок 9 управления.Sulfur and sour crude oil streams flow respectively through pipelines 1 and 2 into a mixing tank 6, for example, a receiving manifold of a booster pump oil pipeline with sour crude oil, where they are mixed, after which a mixed oil stream is fed into the mixed oil pipeline 11 for further transportation to the consumer. During the mixing process, the pressure sensor, which is part of the sulphurous oil flow parameter measuring unit 4c, measures the pressure of the sulphurous oil stream in the oil pipeline 1, the 7cm unit of measuring the quality and sulfur concentration, the 8cm sulfur analyzer on the mixed oil stream, continuously measures the percentage of sulfur in the stream mixed oil and the density of this flow. The measurement results from the outputs of blocks 4c and 7 cm, 8 cm are fed to the control unit 9.

В ячейке памяти контроллера К17 (Фиг. 2) устанавливается заданное значения содержания серы (или плотности), за пределы которого нельзя допустить увеличение значения содержания серы или плотности. Поступившая информация по текущему значению содержания серы (или плотности) сравнивается с заданными значениями. Пусть требуется вести компаундирование по параметру серы.In the memory cell of the controller K17 (Fig. 2), a predetermined value of sulfur content (or density) is set, beyond which an increase in the value of sulfur content or density cannot be allowed. The information received on the current value of sulfur content (or density) is compared with the set values. Let it be required to conduct compounding by sulfur parameter.

Если текущее значение меньше, чем заданное S <Sзад, то система управления дает сигнал на прикрытие заслонки регулятора 3с расхода (давления) до тех пор, пока не будет достигнуто равенство текущего значения и заданного значения содержания серы S = Sзад. Если текущее значение содержания серы больше, чем заданное S > Sзад, то система управления дает сигнал на приоткрытие заслонки регулятора 3с расхода, пока не будет достигнуто равенство текущего и заданного значений содержания серы S = Sзад. Таким образом, система будет поддерживать заданное значение содержания серы на потоке смешанной нефти - это первый алгоритм управления.If the current value is less than the set S <S ass , then the control system gives a signal to cover the damper of the flow (pressure) regulator 3c until the equality of the current value and the set value of the sulfur content S = S ass is achieved. If the current value of the sulfur content is greater than the set S> S ass , then the control system gives a signal to open the damper of the flow regulator 3c until the equality of the current and set values of the sulfur content S = S ass is reached. Thus, the system will maintain a given value of sulfur content in the mixed oil stream - this is the first control algorithm.

При таком алгоритме управления, как было описано выше, имеется недостаток управления, связанный с инерционностью системы, и время выхода системы на заданное значение показателей качества увеличивается и может составить продолжительное время. Второй алгоритм управления лишен этого недостатка. Рассмотрим этот алгоритм управления.With such a control algorithm, as described above, there is a lack of control associated with the inertia of the system, and the time it takes for the system to reach a given value of quality indicators increases and can take a long time. The second control algorithm does not have this drawback. Consider this control algorithm.

В блок 9 управления (ВУ 14) поступают сигналы с измерителя 5с и измерителя 5см о величине расхода соответственно потока сернистой нефти в нефтепроводе 1 и расхода потока нефти в нефтепроводе 11 для смешанной нефти, вычисляется соотношение расходов сернистого потока к потоку смешанной нефти, которые хранятся в ячейке памяти 18 вычислителя. В блоке 9 управления на основании данных вычислительных устройств ВУ 14, ВУ 15, ВУ 16 по информации, поступающей с измерителей 5с, 5см, 7с, 7см, 8см, а также значения содержания серы

Figure 00000019
, Sc в потоках высокосернистой нефти и сернистой нефти, соответственно, и значения плотности
Figure 00000020
потока высокосернистой нефти, имеющейся в ячейке памяти контроллера K17 блока 9 управления (на схеме не показаны) производится вычисление отношения расхода потока сернистой нефти к расходу потока смешанной нефти в установленные интервалы времени, по которым вычисляется требуемое значение производительности сернистого потока (формулы 11 и 111) и положение заслонки регулятора 3с расхода устанавливается в положение, при котором производительность потока будет равна требуемому значению, и содержание серы или плотности будет равно заданному значению. Для вычисления по формуле (11 и 111) требуемого значения производительности сернистого потока в вычислительное устройство ВУ 16 информация автоматически поступает с измерителей расхода 5с, 5см, с измерителей плотности 7с, 7см, с анализатора 8см содержания серы. Поскольку на потоках сернистой и высоко-сернистых нефтей не установлены приборы измерения содержания серы, а на потоке высокосернистой нефти, как правило, не устанавливается блок измерения качества (датчик плотности), то данные по значению серы на потоке сернистой нефти Sc, на потоке высокосернистой нефти Sв и значение плотности на потоке высокосернистой нефти
Figure 00000021
берутся из элементов ячейки памяти 18 контроллера К 17. В ячейку памяти контроллера К 17 значения содержания серы Sc, Sв и значение плотности
Figure 00000021
вводятся один раз в вахту на основании лабораторного анализа средней пробы, отобранной с соответствующих потоков (можно экспресс методом).The control unit 9 (VU 14) receives signals from the meter 5c and the meter 5cm about the flow rate, respectively, of the flow of sulphurous oil in the oil pipeline 1 and the flow rate of the oil flow in the oil line 11 for mixed oil, the ratio of the flow rates of the sulfurous stream to the mixed oil stream, which are stored in memory cell 18 of the calculator. In control unit 9, based on data from computing devices VU 14, VU 15, VU 16 according to information received from 5s, 5cm, 7s, 7cm, 8cm meters, as well as sulfur content values
Figure 00000019
, S c in the flows of sour crude oil and sulphurous oil, respectively, and density values
Figure 00000020
sour oil flow available in the memory of the controller K17 of the control unit 9 (not shown in the diagram) calculates the ratio of the flow rate of sulphurous oil to the flow rate of the mixed oil at set time intervals, which computes the required value of the productivity of the sulphurous stream (formulas 11 and 11 1 ) and the position of the flap of the flow controller 3c is set to a position at which the flow rate will be equal to the desired value, and the sulfur or density content will be equal to the specified The values. To calculate, according to the formula (11 and 11 1 ), the required value of the sulfur flow rate, the WU 16 computing device automatically receives information from 5s, 5cm flow meters, 7c, 7cm density meters, and an 8cm sulfur analyzer. Since no sulfur measuring instruments are installed on the streams of sulfur and high-sulfur oils, and a quality measurement unit (density sensor) is usually not installed on the stream of high-sulfur oil, the data on the value of sulfur on the stream of sulfur dioxide Sc and on the stream of high-sulfur oil Sv and density value on sour oil flow
Figure 00000021
taken from the elements of the memory cell 18 of the controller K 17. In the memory cell of the controller K 17, the sulfur content Sc, Sв and the density value
Figure 00000021
are introduced once per shift based on laboratory analysis of an average sample taken from the respective streams (you can express method).

При регулировании по значению плотности значение плотности высокосернистой нефти

Figure 00000021
определяется по пробе, отобранной с потока высокосернистой нефти, и вводится вручную в ячейку памяти контроллера.When adjusted by density value, the density value of sour oil
Figure 00000021
it is determined by a sample taken from a sour oil stream and manually entered into the controller's memory cell.

В том случае, когда в процессе смешения изменяются качественные показатели потока сернистой нефти и/или смешанной нефти, т.е. значения давления в нефтепроводе 1, значения концентрации серы в потоке смешанной нефти, плотность потока смешанной нефти превышают предельно допустимые значения, блок 9 управления осуществляет регулирование процессом компаундирования.In the case when, during the mixing process, the qualitative indicators of the flow of sulphurous oil and / or mixed oil, i.e. the pressure values in the oil pipeline 1, the sulfur concentration values in the mixed oil stream, the mixed oil flow density exceed the maximum permissible values, the control unit 9 controls the compounding process.

При снижении давления до значения равного Р =Р min, в нефтепроводе 1, блок 9 управления путем подачи управляющего сигнала воздействует на регулятор 3с давления устройства, изменяющего давление потока сернистой нефти. Указанное воздействие производится блоком 9 с использованием измеряемых датчиком давления блока 4с значений, до установления величины давления в нефтепроводе 1 выше значения, соответствующего режиму испарения - порогу кавитации по формуле (2). Повышение давления на потоке сернистой нефти путем прикрывания потока заслонками регулятора давления приводит к уменьшению производительности потока сернистой нефти, что приведет к увеличению содержания серы (плотности) на потоке смешанной нефти, и это обстоятельство необходимо учитывать при проектировании и настройке системы компаундирования.When the pressure decreases to a value equal to P = P min , in the oil pipeline 1, the control unit 9 by applying a control signal acts on the pressure regulator 3c of the pressure device that changes the pressure of the sulfur dioxide stream. The specified effect is produced by block 9 using the values measured by the pressure sensor of block 4c until the pressure in the oil pipeline 1 is established above the value corresponding to the evaporation mode — the cavitation threshold according to formula (2). An increase in pressure on the sulphurous oil flow by covering the flow with pressure regulator flaps leads to a decrease in the productivity of the sulphurous oil flow, which will lead to an increase in the sulfur content (density) in the mixed oil flow, and this circumstance must be taken into account when designing and setting up the compounding system.

При значении показателя концентрации серы в потоке смешанной нефти больше заданного предельно допустимого значения блок 9 управления воздействует на регулятор расхода устройства 3с регулирования потока сернистой нефти путем подачи управляющего сигнала на его исполнительный орган, регулирующий положение заслонок, увеличивая расход потока нефти в нефтепроводе 1. Изменение расхода потока в нефтепроводе 1 приводит к изменению концентрации серы в потоке смешанной нефти, поступающей в нефтепровод 11 для смешанной нефти, что регистрируется датчиком серы блока 8см, осуществляющего непрерывный контроль состава потока в нефтепроводе 11 для смешанной нефти. Результаты измерений с выхода блока 8см подаются в блок 9 управления, где они сравниваются с заранее заданными предельными значениями. Регулирование может проводиться по первому алгоритму или по второму алгоритму в зависимости от настройки системы регулирования. Процесс регулирования производится блоком 9 управления до тех пор, пока процентное содержание серы в потоке смешанной нефти не достигнет заданного значения. Аналогичным образом осуществляется процесс регулирования состава нефти, подаваемой в нефтепровод 11 для смешанной нефти, по показателю заданного значения плотности нефти, измеряемой посредством датчика плотности, входящего в состав блока 7см.When the value of the sulfur concentration indicator in the mixed oil stream is greater than a predetermined maximum permissible value, the control unit 9 acts on the flow regulator of the sulphurous oil flow control device 3c by supplying a control signal to its actuator, which controls the position of the dampers, increasing the flow rate of oil in the oil pipeline 1. Change in flow rate flow in the oil pipeline 1 leads to a change in the concentration of sulfur in the mixed oil flow entering the oil pipeline 11 for mixed oil, which is recorded for sulfur sensor block 8cm, which continuously monitors the composition of the flow in the oil pipe 11 for mixed oil. The measurement results from the output of the 8cm block are supplied to the control unit 9, where they are compared with predetermined limit values. Regulation can be carried out according to the first algorithm or according to the second algorithm depending on the regulation system setting. The regulation process is carried out by the control unit 9 until the percentage of sulfur in the mixed oil stream reaches a predetermined value. Similarly, the process of regulating the composition of the oil supplied to the oil pipe 11 for mixed oil is carried out according to the set value of the oil density, measured by the density sensor, which is part of the 7cm block.

В процессе компаундирования возникают ситуации, когда происходит изменение расходов потоков в нефтепроводах 1 и 2, что связано с производительностью подкачки нефти, поступающей на смешение по этим нефтепроводам. В том случае, когда качество потока смешанной нефти не удовлетворяет требуемым показателям, т.е. процентное содержание серы и плотность этого потока не соответствуют заданным значениям, в системе предусмотрено осуществление регулирование процессом смешения по показателям соотношения расходов потоков сернистой нефти и потока смешанной нефти.In the compounding process, situations arise when there is a change in flow rates in oil pipelines 1 and 2, which is associated with the productivity of pumping oil supplied for mixing through these pipelines. In the case when the quality of the mixed oil flow does not satisfy the required indicators, i.e. the percentage of sulfur and the density of this flow do not correspond to the specified values, the system provides for the regulation of the mixing process in terms of the ratio of the flow rates of sulfur dioxide and mixed oil flow.

Первая ситуация: при неизменном расходе потока нефти в нефтепроводе 1 расход нефти в нефтепроводе 11 для смешанной нефти увеличился. Это свидетельствует о том, что количество высокосернистой нефти в смеси увеличилось, а, следовательно, содержание серы может быть выше заданного. Ситуация вторая: расход потока нефти в нефтепроводе 1 уменьшился, а расход потока в нефтепроводе 11 для смешанной нефти остался неизменным, т.е. содержание серы может быть выше заданного. В обоих случаях содержание серы может быть выше заданного значения, и система регулирования вычисляет необходимое значение соотношения расходов сернистой нефти к потоку смешанной нефти и конкретное значение производительности сернистого потока (в обоих случаях увеличение производительности сернистого потока), и блок 9 управления дает управляющее воздействие на регулятор 3с. Если нет возможности увеличения производительности сернистого потока, то диспетчер нефтепроводного управления может принять решение об уменьшении производительности перекачки высокосернистой нефти.The first situation: at a constant flow rate of oil in the oil pipeline 1, the oil consumption in the oil pipeline 11 for mixed oil increased. This indicates that the amount of sour oil in the mixture has increased, and, therefore, the sulfur content may be higher than the set. The situation is the second: the flow rate of oil in the pipeline 1 decreased, and the flow rate in the pipeline 11 for mixed oil remained unchanged, i.e. sulfur content may be higher than specified. In both cases, the sulfur content can be higher than the set value, and the control system calculates the necessary value of the ratio of the costs of sulphurous oil to the mixed oil flow and the specific value of the sulphurous flow rate (in both cases, an increase in the sulphurous flow rate), and the control unit 9 gives a control action 3s If there is no possibility of increasing the productivity of sulphurous flow, then the dispatcher of the pipeline control may decide to reduce the productivity of pumping sour crude.

Третья ситуация: при неизменном расходе потока нефти в нефтепроводе 1 расход нефти в нефтепроводе 11 для смешанной нефти уменьшился. Это свидетельствует о том, что количество высокосернистой нефти в смеси уменьшилось, а, следовательно, содержание серы может быть ниже заданного значения, т.е. смесь будет иметь запас по качеству. Ситуация четвертая: расход потока нефти в нефтепроводе 1 увеличился, а расход потока в нефтепроводе 11 для смешанной нефти остался неизменным, т.е. смесь также будет иметь запас по качеству. Для увеличения содержания серы в обоих случаях необходимо уменьшить производительность подкачки сернистой нефти. Если в результате этого может быть невыполнение плановых показателей перекачки, то диспетчер нефтепроводного управления может принять решение увеличить производительность перекачки высокосернистой нефти, не уменьшая производительность подкачки сернистой нефти.The third situation: at a constant flow rate of oil in oil pipeline 1, oil consumption in oil pipeline 11 for mixed oil decreased. This indicates that the amount of sour oil in the mixture has decreased, and, therefore, the sulfur content may be lower than the set value, i.e. the mixture will have a margin of quality. The fourth situation: the flow rate of oil in the pipeline 1 increased, and the flow rate in the pipeline 11 for mixed oil remained unchanged, i.e. the mixture will also have a margin of quality. To increase the sulfur content in both cases, it is necessary to reduce the performance of pumping sulfur dioxide. If as a result of this there may be a failure to meet the planned pumping indicators, the pipeline control manager may decide to increase the productivity of pumping sour crude oil without decreasing the productivity of pumping sulphurous oil.

В процессе регулирования содержания серы или плотности заслонками регулятора 3с расхода давление в потоке сернистой нефти должно быть выше давления (формула 2), соответствующего режиму испарения - порогу кавитации, хранящемся в соответствующей ячейке памяти блока 9.In the process of regulating the sulfur content or density by the shutters of the flow controller 3c, the pressure in the sulfide oil stream must be higher than the pressure (formula 2) corresponding to the evaporation mode — the cavitation threshold stored in the corresponding memory unit 9.

Заявленная система позволяет осуществлять контроль состава потока нефти, отпускаемой потребителю, регулирование процесса компаундирования потоков нефти, состав которых отличается по показателям плотности и концентрации серы, обеспечить поддержание заданных показателей качества компаундированной нефти, вести учет количества сернистой нефти и количества нефти, направляемой потребителю.The claimed system allows controlling the composition of the oil flow supplied to the consumer, regulating the compounding process of oil flows, the composition of which differs in terms of density and concentration of sulfur, ensuring the maintenance of the specified quality indicators of the compounded oil, keeping a record of the amount of sulfur oil and the amount of oil sent to the consumer.

Claims (6)

1. Автоматизированная система управления процессом компаундирования сернистых и высокосернистых нефтей, содержащая, по крайней мере, два нефтепровода для перекачки разносортной нефти, емкость для смешивания поступающей нефти и нефтепровод для смешанной нефти, отличающаяся тем, что обеспечена возможность подкачивания потока сернистой нефти в поток высокосернистой нефти, на нефтепроводе сернистой нефти установлен блок измерения параметров потока сернистой нефти, измеритель расхода, блок измерения качества, регулятор расхода и давления; на нефтепроводе для смешанной нефти установлены измеритель расхода, блок измерения качества, анализатор содержания серы, при этом автоматизированная система содержит блок управления, содержащий контроллер и вычислительные устройства, взаимосвязанные с измерителем расхода на нефтепроводе сернистой нефти и измерителем расхода на нефтепроводе для смешанной нефти, а информационные выходы измерителей расхода сернистой нефти и расхода смешанной нефти, блока измерения параметров потока сернистой нефти, анализатора содержания серы в потоке смешанной нефти, блоков измерения качества соединены с блоком управления, информационный выход которого предусматривает возможность воздействия на заслонку регулятора расхода и давления для регулирования расхода и давления на линии сернистого потока.1. Automated process control system for compounding sulfur and sour crude oils, containing at least two oil pipelines for pumping different types of oil, a tank for mixing incoming oil and a mixed oil pipeline, characterized in that it is possible to pump a stream of sulphurous oil into a stream of sour crude , a sulphurous oil flow measuring unit, a flow meter, a quality measuring unit, a flow regulator and pressure I; a flow meter, a quality measuring unit, a sulfur content analyzer are installed on the mixed oil pipeline, the automated system comprising a control unit comprising a controller and computing devices interconnected with a flow meter on the sulfur oil pipeline and a flow meter on the mixed oil pipeline, and information outputs of sulphurous oil and mixed oil flow meters, sulphurous oil flow measuring unit, sulfur analyzer e mixed oil quality measurement units are connected with the control unit, information output of which provides for the effect on flow and pressure regulator valve for regulating flow and pressure to the flow line of sulfur. 2. Система по 1, отличающаяся тем, что блок управления содержит для компенсации инерционности системы и повышения оперативности регулирования дополнительные вычислительные устройства соотношения расхода сернистой нефти к расходу потока смешанной нефти, обеспечивающие возможность определения по заданному алгоритму требуемое значение производительности потока сернистой нефти, при котором на потоке смешанной нефти будет обеспечено содержание серы и/или плотности высокосернистой нефти, равное заданному значению.2. The system according to claim 1, characterized in that the control unit comprises, to compensate for the inertia of the system and increase the efficiency of regulation, additional computing devices for the ratio of the flow rate of sulphurous oil to the flow rate of the mixed oil, which makes it possible to determine, by a given algorithm, the required value of the flow rate of sulphurous oil, at which a mixed oil flow will provide a sulfur content and / or density of sour crude oil equal to a predetermined value. 3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве емкости для смешения использован приемный коллектор подпорной насосной нефтепровода с высокосернистой нефтью.3. The system according to claim 1, characterized in that the receiving manifold of the retaining pump oil pipeline with sour crude oil is used as a mixing tank. 4. Система по п. 1, отличающаяся тем, что значение настройки регулятора расхода и давления для поддержания давления на линии сернистой нефти не ниже минимального значения выбрано равным величине давления, обеспечивающего достоверность показания измерителя расхода.4. The system according to p. 1, characterized in that the setting value of the flow and pressure regulator to maintain the pressure on the sulphurous oil line is not lower than the minimum value is chosen equal to the pressure value, ensuring the accuracy of the flow meter reading. 5. Система по п. 1, отличающаяся тем, что в блоке управления предусмотрена световая или звуковая сигнализации для оповещения персонала об отклонениях, обнаруженных блоком измерения параметра потока сернистой нефти, блоком измерения качества потока смешанной нефти, измеренных показателей указанных потоков от заданных значений.5. The system according to claim 1, characterized in that the control unit is provided with light or sound alarms to notify personnel of deviations detected by the sulphurous oil flow parameter measuring unit, the mixed oil flow quality measuring unit, measured indicators of said flows from predetermined values. 6. Система по п. 1, отличающаяся тем, что в вычислительном устройстве, взаимосвязанном с измерителем расхода потока сернистой нефти и измерителем расхода потока смешанной нефти, предусмотрен учет количества сернистой нефти, вовлеченного на компаундирование, и количества перекачанного потока смешанной нефти.6. The system according to p. 1, characterized in that in the computing device, interconnected with a flow meter for the flow of sulfur dioxide and a flow meter for the flow of mixed oil, provides for the amount of sulfur dioxide involved in compounding, and the amount of pumped flow of mixed oil.
RU2018138140A 2018-10-29 2018-10-29 Automated control system for compounding process of sulphurous and high-sulfur oils RU2704843C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018138140A RU2704843C1 (en) 2018-10-29 2018-10-29 Automated control system for compounding process of sulphurous and high-sulfur oils

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018138140A RU2704843C1 (en) 2018-10-29 2018-10-29 Automated control system for compounding process of sulphurous and high-sulfur oils

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2704843C1 true RU2704843C1 (en) 2019-10-31

Family

ID=68500658

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018138140A RU2704843C1 (en) 2018-10-29 2018-10-29 Automated control system for compounding process of sulphurous and high-sulfur oils

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2704843C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2746679C1 (en) * 2020-05-12 2021-04-19 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" Automated control system for the compounding process of mixed oils with regulation of pumping and discharge of sour oil
RU2755780C1 (en) * 2021-02-26 2021-09-21 Публичное акционерное общество "Транснефть" (ПАО "Транснефть") Method for controlling the oil mixing process

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3415264A (en) * 1962-12-06 1968-12-10 Plenty And Son Ltd Blenders for blending two or more liquids
RU2158437C1 (en) * 1999-06-25 2000-10-27 Открытое акционерное общество "Урало-Сибирские магистральные нефтепроводы им. Д.А. Черняева" Automated system controlling process of compounding of oils
RU2248031C2 (en) * 2003-01-23 2005-03-10 Открытое акционерное общество "Урало-Сибирские магистральные нефтепроводы им. Д.А. Черняева" System for controlling oil compounding process by several quality parameters
RU2269151C2 (en) * 2004-03-26 2006-01-27 Открытое акционерное общество Акционерная компания по транспорту нефти ОАО "АК "Транснефть" Method for compounding oil
RU2270472C2 (en) * 2004-01-15 2006-02-20 Открытое акционерное общество "Урало-Сибирские магистральные нефтепроводы им. Д.А. Черняева" Method for controlling oils compounding process with several quality parameters and system for realization of said method
RU2580909C2 (en) * 2014-07-01 2016-04-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" System for compounding sour crude oil in multiple directions of pumping mixed flows

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3415264A (en) * 1962-12-06 1968-12-10 Plenty And Son Ltd Blenders for blending two or more liquids
RU2158437C1 (en) * 1999-06-25 2000-10-27 Открытое акционерное общество "Урало-Сибирские магистральные нефтепроводы им. Д.А. Черняева" Automated system controlling process of compounding of oils
RU2248031C2 (en) * 2003-01-23 2005-03-10 Открытое акционерное общество "Урало-Сибирские магистральные нефтепроводы им. Д.А. Черняева" System for controlling oil compounding process by several quality parameters
RU2270472C2 (en) * 2004-01-15 2006-02-20 Открытое акционерное общество "Урало-Сибирские магистральные нефтепроводы им. Д.А. Черняева" Method for controlling oils compounding process with several quality parameters and system for realization of said method
RU2269151C2 (en) * 2004-03-26 2006-01-27 Открытое акционерное общество Акционерная компания по транспорту нефти ОАО "АК "Транснефть" Method for compounding oil
RU2580909C2 (en) * 2014-07-01 2016-04-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" System for compounding sour crude oil in multiple directions of pumping mixed flows

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2746679C1 (en) * 2020-05-12 2021-04-19 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" Automated control system for the compounding process of mixed oils with regulation of pumping and discharge of sour oil
RU2755780C1 (en) * 2021-02-26 2021-09-21 Публичное акционерное общество "Транснефть" (ПАО "Транснефть") Method for controlling the oil mixing process

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2704843C1 (en) Automated control system for compounding process of sulphurous and high-sulfur oils
CA2660502C (en) Prediction of stream composition and properties in near real time
CA2664492C (en) Method and apparatus for enhancing operation of a fluid transport pipeline
CN100513527C (en) Process for preparing a hydrocarbon product having a sulphur content below 0.05 wt
US8746269B2 (en) Method for controlling a gas flow between a plurality of gas streams
US8950419B2 (en) Hydrogen supply method and system
US10635061B2 (en) Method for controlling a process
US10235481B2 (en) System and method for online measurement of vapor pressure in hydrocarbon process streams
US6966326B2 (en) Method and system for controlling withdrawal of liquid product from pipelines
KR20200109252A (en) Concentration control apparatus, source consumption quantity estimation method, and program recording medium on which a program for a concentration control apparatus is recorded
EA029383B1 (en) Methods for expanding and enriching hydrocarbon diluent pools
MXPA03011099A (en) Steam to carbon ratio control in steam reforming of hydrocarbons.
RU2158437C1 (en) Automated system controlling process of compounding of oils
RU2733969C1 (en) Method of refined estimation of quality parameters of natural gas during its transportation by gas transport system
CN203231778U (en) Liquid mass flow measurement device
RU69143U1 (en) DEVICE FOR MEASURING OIL PRODUCING WELLS
RU2270472C2 (en) Method for controlling oils compounding process with several quality parameters and system for realization of said method
RU2616194C1 (en) Advanced compounding system of variable oil grades
US11421158B2 (en) Methods for expanding and enriching hydrocarbon diluent pools
CN103162754A (en) Liquid mass and flow measuring device
RU2248031C2 (en) System for controlling oil compounding process by several quality parameters
RU2746679C1 (en) Automated control system for the compounding process of mixed oils with regulation of pumping and discharge of sour oil
EP3463606B1 (en) System and method for online measurement of vapor pressure in hydrocarbon process streams
RU2689458C1 (en) Method for oil compounding and system for its implementation
RU2764056C1 (en) System and method for measuring the parameters of the flow of a multiphase and/or multicomponent fluid extracted from a petroleum and gas borehole with controlled change therein