RU2756965C1

RU2756965C1 - Method for automatic maintenance of temperature mode of installation of low temperature gas separation by adiabatic expansion, air cooling devices and/or their combination

Info

Publication number: RU2756965C1
Application number: RU2020140793A
Authority: RU
Inventors: Олег Борисович Арно; Анатолий Кузьмич Арабский; Алексей Леонидович Агеев; Михаил Михайлович Партилов; Олег Сайфиевич Хасанов; Сергей Иванович Гункин; Александр Александрович Турбин; Этибар Гурбанали оглы Талыбов; Владислав Леонидович Пономарев; Сергей Петрович Железный; Илья Александрович Дяченко; Александр Иванович Линник
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Газпром добыча Ямбург"
Priority date: 2020-12-09
Filing date: 2020-12-09
Publication date: 2021-10-07

Abstract

FIELD: gas production and preparation.

SUBSTANCE: invention relates to the field of production and preparation of gas and gas condensate for long-distance transport. The method includes preliminary cleaning of the extracted gas-liquid mixture from mechanical impurities, separating from it a part of the mixture of unstable gas condensate (UGC) and an aqueous solution of the inhibitor (AIS) in the separator of the first reduction stage, which, as they accumulate in the lower part of this separator, are diverted to the liquid separator (LS). The partially purified mined mixture from this separator is fed to an air cooler (AC) controlled by an AC separate automatic control system (ACS), where it is cooled due to heat exchange with the environment. At the outlet from the AC, the gas-liquid mixture is divided into two streams, which are additionally cooled in the first sections of the gas-gas and gas-condensate recuperative heat exchangers (HE). In this case, the division into streams is carried out by a regulating valve (RV) of the gas-liquid mixture flow, installed at the inlet of the gas-condensate HE. The flows of the gas-liquid mixture, after leaving the first sections of the HE, are combined and through the valve a regulator acting as a controlled reducer is fed into a low-temperature gas separator equipped with a temperature sensor. In this separator, it is finally separated into dry cold gas and a mixture of AIS with UGC, which is sent to the inlet of the second section of the gas-condensate HE and then to LS, from which the UGC is sent to the main condensate pipeline (MCP), AIS to regeneration, and the flow of the emitted gas - the weathering gas - is transported from the LS for utilization or compressed and fed into the main gas pipeline (MGP). The cold dried gas leaving the low-temperature separator is divided into two streams, one of which is fed to the inlet of the second section of the gas-gas HE, and the second - to the bypass of this section, equipped with a gas flow rate control valve through it. This RV provides automatic maintenance of the temperature in the low-temperature separator, dried gas at the inlet to the gas-condensate gas station and UGC at the inlet to the MCP, working in tandem with the RV installed at the inlet of the gas-condensate HE. The operation of these RVs is controlled by PID controllers, implemented on the basis of the automated process control system of the installation. To control the operating mode of the CPCS, a separate, third, PID controller is used, also implemented on the basis of a CPCS. To the input of the SP tasks of all three PID controllers, the CPCS supplies a single value of the signal of the temperature setpoint T in the low-temperature gas separator, which must be maintained under the current operating conditions of the installation. At the same time, the signal of the actual temperature value - T from the temperature sensor in the low-temperature separator is fed to the PV feedback input of the same PID controllers of the CPCS. Also, the CPCS sets the order of enabling and disabling these PID controllers by sending a signal to their Start/Stop input in the form of a logical "one" and a logical "zero".

EFFECT: invention allows the maximum use of the cold produced at the installation for automatic maintenance of the temperature regime in the low-temperature separator and optimize the power consumption of the AC installation in compliance with the technological standards and restrictions provided for by its technological regulations.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области добычи и подготовки газа и газового конденсата к дальнему транспорту, в частности, к автоматическому поддержанию температурного режима технологических процессов установки низкотемпературной сепарации газа (далее установка) в период, когда возможно охлаждение добываемого газа путем адиабатического расширения, аппаратами воздушного охлаждения (АВО) и/или их комбинацией в условиях Крайнего Севера.The invention relates to the field of production and preparation of gas and gas condensate for long-distance transport, in particular, to the automatic maintenance of the temperature regime of technological processes of a low-temperature gas separation unit (hereinafter referred to as the unit) during the period when it is possible to cool the produced gas by adiabatic expansion by air cooling devices (AVO ) and / or their combination in the Far North.

Известен способ автоматизации установки низкотемпературной сепарации газа [см., например, стр. 112, Б.Ф. Тараненко, В.Т. Герман. Автоматическое управление газопромысловыми объектами. М., "Недра", 1976 г., 213 с.], который обеспечивает автоматическое поддержание заданного значения температуры сепарации на установке при помощи поддержания необходимого перепада давления на штуцере-регуляторе, установленном на входе в низкотемпературный сепаратор, путем коррекции давления на выходе первой ступени редуцирования установки.A known method of automating the installation of low-temperature gas separation [see, for example, p. 112, B.F. Taranenko, V.T. Hermann. Automatic control of gas production facilities. M., "Nedra", 1976, 213 pp.], Which provides automatic maintenance of the set value of the separation temperature at the installation by maintaining the required pressure drop across the nozzle-regulator installed at the inlet to the low-temperature separator, by correcting the pressure at the outlet of the first reduction stages of the installation.

Недостатком указанного способа является то, что поддержание температурного режима на установке осуществляется путем регулирования перепада давления на редуцирующем клапане-регуляторе, установленном на входе в низкотемпературный сепаратор установки. Это в свою очередь, накладывает ограничения на входное давление и расход газа установки.The disadvantage of this method is that the maintenance of the temperature regime at the installation is carried out by regulating the pressure drop across the reducing valve-regulator installed at the inlet to the low-temperature separator of the installation. This, in turn, imposes restrictions on the inlet pressure and gas flow rate of the installation.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ автоматического поддержания температурного режима технологических процессов установки низкотемпературной сепарации газа, применяющих АВО в условиях Крайнего Севера [см. патент № РФ 2 685 460], который включает в себя предварительную очистку добытой газожидкостной смеси от механических примесей, отделение нестабильного газового конденсата (НГК) и водного раствора ингибитора (ВРИ) в сепараторе первой ступени редуцирования, охлаждения ее в АВО и разделения ее на газ и НГК в низкотемпературном сепараторе второй ступени, после чего НГК и ВРИ отводятся в разделитель жидкостей (РЖ) для дегазации, и далее НГК из РЖ подается насосом в магистральный конденсатопровод (МКП), поток выделенного газа - газ выветривания из РЖ транспортируется для утилизации или компримируется и подается в магистральный газопровод (МГП), а ВРИ -в цех регенерации ингибитора установки. Газожидкостная смесь с выхода сепаратора первой ступени редуцирования подается на вход АВО, управляемого отдельной системой автоматического управления (САУ) АВО, которые вместе обеспечивают необходимое понижение температуры газожидкостной смеси в АВО до заданных технологическим регламентом значений, и после выхода с АВО охлажденную газожидкостную смесь разделяют на два потока и подают для дополнительного охлаждения через трубопровод на вход первой секции рекуперативного теплообменника (далее ТО) «газ-газ» и на вход первой секции ТО «газ-конденсат» через клапан-регулятор (КР) расхода газожидкостной смеси, который, регулируя расход этой газожидкостной смеси, обеспечивает поддержание заданной температуры НГК на выходе второй секции рекуперативного теплообменника «газ-конденсат», а потоки газожидкостной смеси с выходов первых секций этих ТО объединяются и через КР, выполняющий роль управляемого редуктора, поступают в низкотемпературный сепаратор газа, оснащенный датчиком температуры, в котором она окончательно разделяется на осушенный холодный газ и НГК, который подают на вход второй секции ТО «газ-конденсат» и далее, через разделитель жидкости, с помощью насосного агрегата в МКП, а холодный газ разделяют на два потока, один из которых подают на вход второй секции ТО «газ-газ», а второй - на байпас этой секции, оснащенный КР расхода газа, автоматическое поддержание температуры в низкотемпературном сепараторе осуществляют с помощью каскада пропорционально-интегрально-дифференцирующих (ПИД-регуляторов), для поддержания температуры НГК и осушенного газа, подаваемого в МКП и МГП соответственно, используют ПИД-регуляторы поддержания температуры в МКП и МГП, если рабочий орган какого клапана-регулятора расхода газожидкостной смеси достигнет своего крайнего положения (открытого либо закрытого), автоматизированная система управления технологическими процессами (АСУ ТП) установки формирует сообщение оператору о необходимости принятия решения об изменении режима работы установки.The closest in technical essence to the claimed invention is a method for automatically maintaining the temperature regime of technological processes of a low-temperature gas separation unit using AVO in the Far North [see. patent No. RF 2 685 460], which includes preliminary cleaning of the produced gas-liquid mixture from mechanical impurities, separation of unstable gas condensate (NGK) and aqueous inhibitor solution (VRI) in the separator of the first reduction stage, cooling it in AVO and separating it into gas and NGK in a low-temperature separator of the second stage, after which NGK and VRI are diverted to a liquid separator (RL) for degassing, and then NGK from RZ is pumped into the main condensate pipeline (MCP), the flow of separated gas - the weathering gas from RL is transported for utilization or compressed and is fed to the main gas pipeline (MGP), and VRI to the unit inhibitor regeneration workshop. The gas-liquid mixture from the outlet of the separator of the first reduction stage is fed to the input of the AVO controlled by a separate automatic control system (ACS) of the AVO, which together provide the necessary decrease in the temperature of the gas-liquid mixture in the AVO to the values specified by the technological regulations, and after leaving the AVO the cooled gas-liquid mixture is divided into two flow and is fed for additional cooling through the pipeline to the inlet of the first section of the recuperative heat exchanger (hereinafter TO) "gas-gas" and to the inlet of the first section of TO "gas-condensate" through the valve-regulator (KR) of the flow rate of the gas-liquid mixture, which of the gas-liquid mixture, ensures the maintenance of the set temperature of the NGK at the outlet of the second section of the recuperative gas-condensate heat exchanger, and the flows of the gas-liquid mixture from the outputs of the first sections of these TOs are combined and through the KR acting as a controlled reducer enter the low-temperature gas separator equipped with a temperature sensor, into the cat Or, it is finally divided into dry cold gas and NGK, which is fed to the inlet of the second section of the "gas-condensate" TO and then, through a liquid separator, using a pumping unit in the MCP, and the cold gas is divided into two streams, one of which is fed to the input of the second section of the "gas-gas" TO, and the second - to the bypass of this section, equipped with a gas flow rate control valve, automatic temperature maintenance in the low-temperature separator is carried out using a cascade of proportional-integral-differentiating (PID-controllers), to maintain the temperature of the oil and gas condensate and dried gas supplied to the MCP and MHP, respectively, use PID controllers for maintaining the temperature in the MCP and MHP, if the operating element of which valve-regulator of the gas-liquid mixture flow reaches its extreme position (open or closed), the automated process control system (APCS) of the installation generates a message to the operator about the need to make a decision to change the operating mode of the installation.

Существенным недостатком указанного способа является то, что в нем не оптимизировано энергопотребление АВО.A significant disadvantage of this method is that it does not optimize the power consumption of the AVO.

Целью настоящего изобретения является максимальное использование производимого холода на установке для автоматического поддержания температурного режима в низкотемпературном сепараторе и оптимизации энергопотребления АВО установки.The aim of the present invention is to maximize the use of the produced cold in the installation for automatic maintenance of the temperature regime in the low-temperature separator and optimization of the energy consumption of the AVO installation.

Техническими результатами, достигаемыми от реализации изобретения, является максимальное использование производимого холода на установке для автоматического поддержания температурного режима в низкотемпературном сепараторе и оптимизация энергопотребления АВО установки с соблюдением технологических норм и ограничений, предусмотренных ее технологическим регламентом.The technical results achieved from the implementation of the invention are the maximum use of the produced cold at the installation for automatic maintenance of the temperature regime in the low-temperature separator and optimization of the power consumption of the AVO installation in compliance with the technological standards and restrictions provided for by its technological regulations.

Для получения низких температур в установке используют пластовую энергию природного газа или его искусственное охлаждение. В первом случае температура природного газа понижается в результате адиабатического расширения (дросселирования), во втором - за счет внешних источников холода - АВО, в холодный период года, и турбодетандерных агрегатов (ТДА), в теплый период года.To obtain low temperatures, the unit uses reservoir energy of natural gas or its artificial cooling. In the first case, the temperature of natural gas decreases as a result of adiabatic expansion (throttling), in the second - due to external sources of cold - AVO, in the cold season, and turboexpander units (TDA), in the warm season.

Длительность холодного периода года, т.е. низкая температура окружающей среды в условиях Крайнего Севера длится с сентября по май месяц. Поэтому, как правило, на стадиях стабильной, падающей и завершающей эксплуатации нефтегазоконденсатных месторождений (НГКМ), при низкой температуре окружающей среды, для охлаждения природного газа на установках, используют технологические схемы с получением холода за счет АВО.The duration of the cold period of the year, i.e. low ambient temperature in the Far North lasts from September to May. Therefore, as a rule, at the stages of stable, declining and final operation of oil and gas condensate fields (NGKF), at low ambient temperatures, for cooling natural gas at installations, technological schemes are used with obtaining cold due to AVO.

В начальный период эксплуатации газоносной залежи удается извлекать из добываемого флюида на установке конденсат за счет энергии пласта -путем адиабатического расширения добываемого газожидкостного потока на штуцере-регуляторе. Однако, в процессе добычи газа и газового конденсата давление газа в месторождении постепенно падает, и наступает промежуточный период, когда в силу складывающихся обстоятельств (вариации параметров окружающей среды из-за глобального потепления, изменение задания по добыче газа и газового конденсата и т.д.) возможна работа установки низкотемпературной сепарации газа как за счет энергии пласта, так и за счет АВО, в зависимости от режима работы установки и возможности комбинации этих двух процессов при грамотном управлении ими. Такой подход позволяет минимизировать расход энергии на работу АВО.In the initial period of exploitation of a gas-bearing reservoir, it is possible to extract condensate from the produced fluid at the unit at the expense of the reservoir energy by adiabatic expansion of the produced gas-liquid flow on the choke-regulator. However, in the process of gas and gas condensate production, the gas pressure in the field gradually decreases, and an intermediate period begins when, due to the prevailing circumstances (variations in environmental parameters due to global warming, changes in the gas and gas condensate production targets, etc.) ) the operation of the low-temperature gas separation unit is possible both at the expense of the reservoir energy and at the expense of the AVO, depending on the operating mode of the unit and the possibility of combining these two processes with competent control of them. This approach allows you to minimize the energy consumption for the operation of the AVO.

Одной из главных задач при использовании АВО является снижение энергопотребления на установке. Одним из путей решения этой задачи является максимальное использование производимого холода на установке для поддержания температуры в ее низкотемпературном сепараторе.One of the main tasks when using AVO is to reduce energy consumption at the installation. One of the ways to solve this problem is to maximize the use of the produced cold in the installation to maintain the temperature in its low-temperature separator.

Указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что способ автоматического поддержания температурного режима технологических процессов установки низкотемпературной сепарации газа в период, когда возможно охлаждение добываемого газа путем адиабатического расширения, АВО и/или их комбинацией в условиях Крайнего Севера включает предварительную очистку добытой газожидкостной смеси от механических примесей, отделение из нее части смеси нестабильного газового конденсата (НГК) и водного раствора ингибитора (ВРИ) в сепараторе первой ступени редуцирования, которые по мере их накопления в нижней части этого сепаратора, отводят в РЖ. Частично очищенную добытую смесь с этого сепаратора подают в АВО, управляемого отдельной САУ АВО, где ее охлаждают за счет теплообмена с окружающей средой. На выходе с АВО газожидкостную смесь разделяют на два потока, которые дополнительно охлаждают в первых секциях ТО «газ-газ» и ТО «газ-конденсат». При этом разделение на потоки осуществляет КР расхода газожидкостной смеси, установленный на входе ТО «газ-конденсат». Потоки газожидкостной смеси, после выхода их из первых секций ТО, объединяют и через КР, выполняющий роль управляемого редуктора, подают в низкотемпературный сепаратор газа, оснащенный датчиком температуры. В этом сепараторе она окончательно разделяется на осушенный холодный газ и смесь ВРИ с НГК, которую направляют на вход второй секции ТО «газ-конденсат» и далее, в РЖ, из которого НГК направляют в МКП, ВРИ на регенерацию, а поток выделенного газа - газ выветривания из РЖ транспортируют для утилизации или компримируют и подают в МГП.This problem is solved, and the technical result is achieved due to the fact that the method for automatically maintaining the temperature regime of technological processes of the low-temperature gas separation unit during the period when it is possible to cool the produced gas by adiabatic expansion, AVO and / or their combination in the conditions of the Far North includes preliminary cleaning of the produced gas. gas-liquid mixture from mechanical impurities, separation from it of a part of the mixture of unstable gas condensate (NGK) and an aqueous solution of the inhibitor (VRI) in the separator of the first reduction stage, which, as they accumulate in the lower part of this separator, are diverted to the RL. The partially purified extracted mixture from this separator is fed to the AVO controlled by a separate ACS AVO, where it is cooled due to heat exchange with the environment. At the outlet from the AVO, the gas-liquid mixture is divided into two streams, which are additionally cooled in the first sections of "gas-gas" and "gas-condensate" TO. In this case, the separation into streams is carried out by the KR of the flow rate of the gas-liquid mixture installed at the inlet of the "gas-condensate" TO. The flows of the gas-liquid mixture, after leaving the first sections of the TO, are combined and through the KR, which acts as a controlled reducer, fed into a low-temperature gas separator equipped with a temperature sensor. In this separator, it is finally separated into a dried cold gas and a mixture of VRI with NGK, which is sent to the inlet of the second section of the "gas-condensate" TO and then to RZ, from which NGK is sent to the MCP, VRI for regeneration, and the flow of the separated gas - the weathering gas from the RL is transported for disposal or compressed and supplied to the MHP.

Выходящий из низкотемпературного сепаратора холодный осушенный газ разделяют на два потока, один из которых подают на вход второй секции ТО «газ-газ», а второй - на байпас этой секции, оснащенный КР расхода газа через него. Этот КР обеспечивает автоматическое поддержание температуры в низкотемпературном сепараторе, осушенного газа на входе в МГП и НГК на входе в МКП, работая в паре с КР, установленным на входе ТО «газ-конденсат». Работой этих КР управляют ПИД-регуляторы, реализованные на базе АСУ ТП установки.The cold dried gas leaving the low-temperature separator is divided into two streams, one of which is fed to the inlet of the second section of the "gas-gas" TO, and the second - to the bypass of this section, equipped with a KR of the gas flow through it. This KR provides automatic maintenance of the temperature in the low-temperature separator, dried gas at the entrance to the gas-condensate gas station and NGK at the entrance to the MCP, working in tandem with the KR installed at the inlet of the gas-condensate TO. The operation of these RCs is controlled by PID controllers, implemented on the basis of the plant's automated process control system.

Для управления режимом работы САУ АВО используют отдельный -третий ПИД-регулятор, также реализованный на базе АСУ ТП.To control the operating mode of the ACS AVO, a separate third PID controller is used, also implemented on the basis of the ACS TP.

На вход заданий SP всех трех ПИД-регуляторов АСУ ТП подает единое значение сигнала уставки температуры Т в низкотемпературном сепараторе газа, которую необходимо поддерживать при текущих условиях работы установки. Уставка назначается в виде заданного неравенством диапазонаTo the input of the SP tasks of all three PID controllers, the ACS sends a single value of the signal of the temperature setpoint T in the low-temperature gas separator, which must be maintained under the current operating conditions of the installation. The setpoint is assigned as a range specified by the inequality

T_верх ≥ Т ≥ T_ниж T _top ≥ T ≥ T _bottom

где T_верх и T_ниж - максимальная и минимальная допустимая температура в низкотемпературном сепараторе, соответственно.where T _top and T _bottom are the maximum and minimum allowable temperatures in the low-temperature separator, respectively.

Одновременно на вход обратной связи PV этих же ПИД-регуляторов АСУ ТП подает сигнал значения фактической температуры -Т с датчика температуры в низкотемпературном сепараторе. Также АСУ ТП задает порядок включения и отключения этих ПИД-регуляторов путем подачи на их вход Start\Stop сигнала в виде логической «единицы» и логического «нуля». При этом, в момент запуска установки в эксплуатацию, АСУ ТП разрешает поддерживать температуру в низкотемпературном сепараторе только за счет энергии пласта, используя для этого ПИД-регуляторы, управляющие работой КР, размещенных на байпасной линии ТО «газ-газ» и перед ТО «газ-конденсат», подав на их вход Start\Stop сигнал логической «единицы».At the same time, to the PV feedback input of the same PID controllers, the ACS sends a signal of the actual temperature value -T from the temperature sensor in the low-temperature separator. Also, the APCS sets the order of enabling and disabling these PID controllers by sending a signal in the form of a logical "one" and a logical "zero" to their Start \ Stop input. At the same time, at the time the unit is put into operation, the APCS allows maintaining the temperature in the low-temperature separator only at the expense of the reservoir energy, using for this purpose PID controllers that control the operation of the control valve located on the gas-to-gas maintenance bypass line and before the gas -condensate ", having sent a logical" one "signal to their Start \ Stop input.

Одновременно АСУ ТП накладывает запрет на работу ПИД-регулятора САУ АВО, подав на его вход Start\Stop сигнал логической «ноль». И такой режим работы действует до тех пор, пока исполнительные органы КР, установленных на байпасной линии ТО «газ-газ» и перед ТО «газ-конденсат», смогут понижать температуру Т в низкотемпературном сепараторе ниже верхней границы разрешенного диапазона Т_верх и далее удерживать ее в рамках диапазона уставки. Но как только исполнительные органы этих КР дойдут до своих крайних положений, а температура Т окажется выше верхнего разрешенного уровня Т_верх, что фиксируется переходом температуры Т в низкотемпературном сепараторе газа в область, определяемую неравенством Т > T_верх, АСУ ТП блокирует работу указанных ПИД-регуляторов, подав на их вход Start\Stop сигнал логический «ноль». Одновременно АСУ ТП разрешает работу АВО, разблокировав САУ АВО путем подачи на вход Start\Stop ее ПИД-регулятора сигнала логическая «единица», и включает АВО для поставки в систему недостающего холода из окружающей среды. Этот режим работы обеспечивает максимальное использование производимого холода на установке за счет энергии пласта месторождения, а АВО дополняет его необходимое количество, поддерживая значение температуры Т в низкотемпературном сепараторе в рамках уставки Т_верх ≥Т ≥ Т_ннж.At the same time, the ACS TP imposes a prohibition on the operation of the ACS AVO PID controller by sending a logical "zero" signal to its Start \ Stop input. And this operating mode is valid until the executive bodies of the KR installed on the bypass line of the "gas-gas" TO and before the "gas-condensate" TO are able to lower the temperature T in the low-temperature separator below the upper limit of the allowed range T _top and then hold within the setting range. But as soon as the executive bodies of these KR reach their extreme positions, and the temperature T turns out to be higher than the upper allowed level T _top , which is fixed by the transition of temperature T in the low-temperature gas separator to the region determined by the inequality T> T _top , the APCS blocks the operation of the indicated PIDs. regulators by applying a logical "zero" signal to their Start \ Stop input. At the same time, the APCS enables the AVO operation by unblocking the AVO ACS by applying a logical "one" signal to the Start \ Stop input of its PID regulator, and turns on the AVO to supply the system with the lack of cold from the environment. This mode of operation ensures the maximum use of the produced cold at the unit due to the energy of the reservoir formation, and the AVO supplements its required amount, maintaining the temperature T in the low-temperature separator within the setting T _top ≥T ≥ T _nnzh .

В случае снижения производительности АВО в результате изменения режима работы установки и достижения ею нулевой отметки, АСУ ТП блокирует работу ПИД-регулятора САУ АВО, подав на его вход Start\Stop сигнал логический «ноль» и одновременно разрешает работу ПИД-регуляторам, управляющим работой КР, установленных на байпасной линии ТО «газ-газ» и перед первой секцией ТО «газ-конденсат», подав на их вход Start\Stop сигнал логическая «единица». Благодаря этому переключению режим поддержания температуры в низкотемпературном сепараторе будет производится за счет энергии пласта.In the event of a decrease in the performance of the AVO as a result of a change in the operating mode of the installation and its reaching a zero mark, the APCS blocks the operation of the PID controller of the ACS AVO by applying a logical "zero" signal to its Start \ Stop input and at the same time allows the operation of the PID regulators that control the operation of the KR installed on the "gas-gas" bypass line and before the first section of the "gas-condensate" TO, having sent a logical "one" signal to their Start \ Stop input. Thanks to this changeover, the mode of maintaining the temperature in the low-temperature separator will be produced by the energy of the formation.

В случае, если АВО будет выведено на полную мощность, но поставляемый им холод в систему недостаточен для соблюдения условия T_верх ≥ T ≥ T_ниж, что характеризуется переходом температуры Т в низкотемпературном сепараторе газа в область, определяемую неравенством T > T_верх, АСУ ТП формирует сообщение оператору установки о необходимости изменения режима работы установки.If ABO is displayed at full power but supplied them cold in the system is insufficient to meet the conditions of T _top ≥ T ≥ T _LO, which is characterized by a temperature transition T in the low temperature gas separator in the region defined by the inequality T> T _top, APCS generates a message to the operator of the installation about the need to change the operating mode of the installation.

На фиг. 1 приведена укрупненная принципиальная технологическая схема установок, применяющих АВО, эксплуатируемых на Заполярном НГКМ. В ней использованы следующие обозначения:FIG. 1 shows an enlarged schematic flow diagram of installations using AVO operated at the Zapolyarnoye oil and gas condensate field. It uses the following designations:

1 - входная линия установки;1 - inlet line of the installation;

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

3 - АВО;3 - AVO;

4 - САУ АВО;4 - ACS AVO;

5 - КР, регулирующего разделения потока газоконденсатной смеси между первыми секциями ТО «газ-конденсат» 8 и ТО «газ-газ» 7;5 - KR, regulating the separation of the gas-condensate mixture flow between the first sections of the "gas-condensate" TO 8 and the "gas-gas" 7;

6 - АСУТП;6 - process control system;

7 - ТО «газ-газ»;7 - TO "gas-gas";

8 - ТО «газ-конденсат»; 9-РЖ;8 - TO "gas-condensate"; 9-RZh;

10 - КР, регулирующего расхода газа через вторую секцию ТО «газ-газ» 7;10 - KR, regulating the gas flow through the second section of TO "gas-gas" 7;

11 - редуцирующий штуцер;11 - reducing fitting;

12 - датчик температуры осушенного газа, подаваемого в МГП, установленный на выходе установки;12 - temperature sensor of the dried gas supplied to the MGP, installed at the outlet of the installation;

13 - датчик температуры в низкотемпературном сепараторе 14;13 - temperature sensor in the low-temperature separator 14;

14 - низкотемпературный сепаратор сепарации газа;14 - low-temperature gas separator;

15 - датчик температуры НГК, подаваемого в МКП, установленный на выходе установки.15 - temperature sensor of NGK supplied to the MCP, installed at the outlet of the installation.

На фиг. 2 приведена структурная схема автоматического поддержания температурного режима в низкотемпературном сепараторе 14. В ней использованы следующие обозначения:FIG. 2 shows a block diagram of automatic maintenance of the temperature regime in the low-temperature separator 14. It uses the following designations:

16 - сигнал фактической температуры в низкотемпературном сепараторе 14, поступающий с датчика 13;16 - signal of the actual temperature in the low-temperature separator 14, coming from the sensor 13;

17 - сигнал управления работой ПИД-регуляторов 20 и 21, подаваемого АСУ ТП 6;17 - signal to control the operation of the PID controllers 20 and 21, supplied by the APCS 6;

18 - сигнал задания (уставки) температуры в низкотемпературном сепараторе 14;18 - signal for setting (setting) the temperature in the low-temperature separator 14;

19 - сигнал управления работой ПИД-регулятора 22, подаваемого АСУ ТП 6;19 - signal to control the operation of the PID controller 22, supplied by the APCS 6;

20 - ПИД-регулятор, управляющий через КР 10 режимом работы ТО «газ-газ» 7;20 - PID-regulator, which controls the gas-to-gas TO operation mode via KP 10;

21 - ПИД-регулятор, управляющий через КР 5 режимом работы ТО «газ-конденсат» 8;21 - PID-controller, which controls the mode of operation of TO "gas-condensate" 8 through KP 5;

22 - ПИД-регулятор, управляющий режимом работы САУ АВО 4;22 - PID controller that controls the operation mode of ACS AVO 4;

23 - сигнал управления для КР 10;23 - control signal for KR 10;

24 - сигнал управления для КР 5;24 - control signal for KR 5;

25 - сигнал управления для САУ АВО 4. ПИД-регуляторы 20, 21 и 22 реализованы на базе АСУ ТП 6.25 - control signal for ACS AVO 4. PID controllers 20, 21 and 22 are implemented on the basis of ACS TP 6.

Способ автоматического поддержания температурного режима технологических процессов установки низкотемпературной сепарации газа в период, когда возможно охлаждение добываемого газа путем адиабатического расширения, АВО и/или их комбинацией в условиях Крайнего Севера, работает следующим образом:The method for automatically maintaining the temperature regime of technological processes in a low-temperature gas separation unit during the period when it is possible to cool the produced gas by adiabatic expansion, AVO and / or their combination under the conditions of the Far North works as follows:

Добытая газоконденсатная смесь через входную линию 1 установки поступает в сепаратор 2 первой ступени сепарации газа. В сепараторе 2 происходит первичное очищение газоконденсатной смеси от механических примесей, ВРИ, выделяется основное количество тяжелых углеводородов НГК, которые, по мере их накопления в нижней части сепаратора 2, отводятся в РЖ 9. Частично очищенная от капельной влаги и пластовой жидкости газоконденсатная смесь с выхода сепаратора 2 первой ступени сепарации газа подается на вход АВО 3, где происходит предварительное охлаждение газожидкостной смеси за счет теплообмена с окружающей средой. Газожидкостную смесь после выхода из АВО 3 разделяют на два потока. Первый поток направляют в трубное пространство первой секции ТО «газ-газ» 7, где его охлаждают встречным потоком осушенного газа, поступающем из низкотемпературного сепаратора 14 и проходящем через вторую секцию ТО «газ-газ» 7. Второй поток через КР 5 подают в трубное пространство первой секции ТО «газ-конденсат» 8, где его охлаждают встречным потоком смеси НГК и ВРИ, отводимым из нижней части низкотемпературного сепаратора газа 14 и проходящим через вторую секцию ТО «газ-конденсат» 8.The extracted gas-condensate mixture through the inlet line 1 of the installation enters the separator 2 of the first stage of gas separation. In separator 2, the primary purification of the gas-condensate mixture from mechanical impurities, VRI, is carried out, the main amount of heavy hydrocarbons of the NGK is released, which, as they accumulate in the lower part of the separator 2, are discharged into the RZh 9. The gas-condensate mixture, partially purified from droplet moisture and formation liquid from the outlet separator 2 of the first stage of gas separation is fed to the inlet of AVO 3, where the preliminary cooling of the gas-liquid mixture occurs due to heat exchange with the environment. The gas-liquid mixture after leaving the AVO 3 is divided into two streams. The first flow is directed into the pipe space of the first section of the "gas-gas" TO 7, where it is cooled by the counter flow of dried gas coming from the low-temperature separator 14 and passing through the second section of the "gas-gas" TO 7. The second flow through KP 5 is fed into the pipe the space of the first section of the "gas-condensate" TO 8, where it is cooled by the counter-flow of a mixture of NGK and VRI, withdrawn from the lower part of the low-temperature gas separator 14 and passing through the second section of the "gas-condensate" TO 8.

Потоки добытой газоконденсатной смеси, поступающие с выходов первых секций ТО «газ-газ» 7 и ТО «газ-конденсат» 8, объединяют и подают на вход штуцера 11. Проходя его, за счет дроссель-эффекта (адиабатическое расширение), температура газоконденсатной смеси снижается, и эта смесь далее поступает на вход низкотемпературного сепаратора газа 14. Вследствие изменения термодинамических условий и снижения скорости потока газоконденсатной смеси в сепараторе 14, происходит финальное выделение из нее осушенного газа и накопление в нижней части сепаратора 14 смеси НГК и ВРИ.The streams of the extracted gas-condensate mixture coming from the outputs of the first sections of the gas-gas TO 7 and the gas-condensate TO 8 are combined and fed to the inlet of the choke 11. Passing it, due to the throttle effect (adiabatic expansion), the temperature of the gas-condensate mixture decreases, and this mixture is further fed to the inlet of the low-temperature gas separator 14. Due to changes in thermodynamic conditions and a decrease in the flow rate of the gas-condensate mixture in the separator 14, there is a final separation of dried gas from it and the accumulation of a mixture of NGK and VRI in the lower part of the separator 14.

Отсепарированный холодный осушенный газ на выходе из низкотемпературного сепаратора 14 разделяется на два потока, один из которых проходит через вторую секцию ТО «газ-газ» 7, где отдает холод встречному потоку добытой газоконденсатной смеси и далее подается в МГП, оснащенный датчиком температуры 12. Второй поток проходит по байпасной линии второй секции ТО «газ-газ» 7, оснащенной КР 10, после которого его объединяют с первым потоком, прошедшим через вторую секцию ТО «газ-газ» 7.The separated cold dried gas at the outlet of the low-temperature separator 14 is divided into two streams, one of which passes through the second section of the gas-to-gas TO 7, where it gives the cold to the counter flow of the produced gas-condensate mixture and is then fed to the MGP equipped with a temperature sensor 12. Second the flow passes through the bypass line of the second section of the "gas-gas" TO 7, equipped with the KP 10, after which it is combined with the first stream that passed through the second section of the "gas-gas" TO 7.

Смесь НГК и ВРИ, выходящая из низкотемпературного сепаратора 14, проходит через вторую секцию ТО «газ-конденсат» 8, где нагревается и поступает в РЖ 9, где осуществляют ее разделение на компоненты и дегазируют. Газ выветривания отправляют либо на факел, либо используют на собственные нужды промысла. ВРИ, выводимый из нижней части РЖ 9, направляют на регенерацию в цех регенерации ингибитора. Отделенный НГК подают в МКП, оснащенный датчиком температуры 15, для дальнейшей транспортировки потребителям.The mixture of NGK and VRI, leaving the low-temperature separator 14, passes through the second section of the "gas-condensate" TO 8, where it heats up and enters the RZh 9, where it is separated into components and degassed. The weathering gas is either sent to the torch or used for the own needs of the field. VRI, taken out from the lower part of RZh 9, is sent for regeneration to the inhibitor regeneration workshop. The separated NGK is fed to the MCP equipped with a temperature sensor 15 for further transportation to consumers.

Задачу поддержания заданной температуры в низкотемпературном сепараторе 14 и оптимизации использования холода, производимого на установке, решают за счет совместной работы ПИД-регуляторов 20, 21 и 22.The task of maintaining the set temperature in the low-temperature separator 14 and optimizing the use of the cold produced at the installation is solved by the joint operation of the PID controllers 20, 21 and 22.

Для этого, на вход задания SP ПИД-регуляторов 20, 21 и 22, управляющих режимом работы ТО «газ-газ» 7, ТО «газ-конденсат» 8 и АВО 3, АСУ ТП 6 подает единое значение сигнала уставки 18 температуры Т в низкотемпературном сепараторе газа 14, которую необходимо поддерживать при текущих условиях работы промысла в заданном диапазоне. Эта уставка задается в виде соотношения, определяющего допустимый диапазон температурTo do this, to the input of the SP setting of the PID regulators 20, 21 and 22, which control the operating mode of TO "gas-gas" 7, TO "gas-condensate" 8 and AVO 3, the APCS 6 sends a single value of the signal to the setpoint 18 of the temperature T in low-temperature gas separator 14, which must be maintained under the current operating conditions of the field in a given range. This setpoint is set as a ratio that defines the permissible temperature range

T_верх ≥ Т ≥ T_ниж T _top ≥ T ≥ T _bottom

где T_верх и T_ниж - максимальная и минимальная допустимая температура в низкотемпературном сепараторе 14.where T _top and T _bottom are the maximum and minimum allowable temperatures in the low-temperature separator 14.

Одновременно на вход обратной связи PV этих же ПИД-регуляторов АСУ ТП 6 подает сигнал 16 значения фактической температуры -Т с датчика температуры 13 в низкотемпературном сепараторе 14. Также АСУ ТП 6 задает порядок включения и отключения этих ПИД-регуляторов путем подачи на их вход Start\Stop сигнала в виде логической «единицы» и логического «нуля».At the same time, to the feedback input PV of the same PID controllers of the ACS 6 sends a signal 16 of the actual temperature value -T from the temperature sensor 13 in the low-temperature separator 14. Also, the ACS 6 sets the order of turning on and off these PID controllers by feeding them to the Start input \ Stop signal in the form of a logical "one" and a logical "zero".

При запуске установки в работу АСУ ТП 6 разрешает поддерживать температуру в низкотемпературном сепараторе 14 только за счет энергии пласта, используя для этого ПИД-регуляторы 20 и 21, управляющие работой КР 5 и 10, размещенных перед ТО «газ-конденсат» 8 и на байпасной линии ТО «газ-газ» 7, подав на их вход StartAStop сигнал логической «единицы». Одновременно АСУ ТП 6 накладывает запрет на работу ПИД-регулятора САУ АВО 4, подав на его вход Start\Stop сигнал 17 управления его работой в виде логического «нуля».When the unit is put into operation, the APCS 6 allows maintaining the temperature in the low-temperature separator 14 only at the expense of the reservoir energy, using PID-controllers 20 and 21 for this, which control the operation of KR 5 and 10, located in front of the gas-condensate TO 8 and on the bypass line TO "gas-gas" 7, having applied a logical "one" signal to their StartAStop input. At the same time, ACS TP 6 imposes a prohibition on the operation of the PID controller of ACS AVO 4 by sending a signal 17 to control its operation in the form of a logical "zero" to its Start \ Stop input.

Температуру Т в низкотемпературном сепараторе 14, которая устанавливается после редуцирования газоконденсатной смеси на редуцирующем штуцере 11, АСУ ТП 6 измеряет датчиком температуры 13 и в виде сигнала 16 подает ее значение на вход PV ПИД-регуляторов 20, 21 и 22. В момент запуска установки в эксплуатацию температура Т в низкотемпературном сепараторе 14 всегда выше верхнего значения температуры T_верх, допустимого технологическим регламентом, т.е. в момент запуска температура в низкотемпературном сепараторе 14 всегда находится в области, определяемой неравенством Т > T_верх. Так как ПИД-регуляторы 20 и 21 активированы, то на своих выходах CV они формируют управляющие сигналы 23 и 24 для КР 10 и КР 5, соответственно, и начинают понижать температуру в низкотемпературном сепараторе 14. Это понижение температуры будет продолжаться до тех пор, пока не окажется в границах уставки, т.е. когда будет выполнено условие:The temperature T in the low-temperature separator 14, which is set after the reduction of the gas-condensate mixture at the reducing nozzle 11, is measured by the APCS 6 with a temperature sensor 13 and, in the form of a signal 16, is fed its value to the PV input of the PID controllers 20, 21 and 22. At the moment of starting the installation in operation, the temperature T in the low-temperature separator 14 is always higher than the upper value of the temperature T _top , permissible by the technological regulations, i.e. at the time of start-up, the temperature in the low-temperature separator 14 is always in the region determined by the inequality T> T _top . Since the PID controllers 20 and 21 are activated, at their CV outputs they generate control signals 23 and 24 for KP 10 and KP 5, respectively, and begin to lower the temperature in the low-temperature separator 14. This temperature decrease will continue as long as will not be within the limits of the setpoint, i.e. when the condition is met:

T_верх ≥ Т ≥ T_ниж T _top ≥ T ≥ T _bottom

Понизив температуру Т в низкотемпературном сепараторе 14 до ее попадания в заданный интервал уставки, ПИД-регуляторы продолжают вести технологический процесс и далее, за счет использования пластовой энергии. При этом АВО 3 остается отключенным. Такой режим управления продолжается до тех пор, пока температура Т в низкотемпературном сепараторе 14 не окажется выше уставки, т.е. в области, определяемой неравенством Т>T_верх, и при этом рабочие органы КР 5 и КР 10 придут в крайнее положение.Having lowered the temperature T in the low-temperature separator 14 until it falls within the predetermined setting interval, the PID controllers continue to conduct the technological process further, due to the use of reservoir energy. In this case, AVO 3 remains disabled. This control mode continues until the temperature T in the low-temperature separator 14 is higher than the set point, i.e. in the region defined by the inequality of T> T _top, and wherein the operating members 5 and KR 10 KR come to the end position.

Возможен случай, когда ПИД-регуляторам 20 и 21 не удастся понизить температуру Т в низкотемпературном сепараторе 14 до требуемой технологическим регламентом установки, т.е. температура в низкотемпературном сепараторе 14 останется в области, определяемой неравенством Т > Т_верх, а рабочие органы КР 5 и КР 10 достигли своего крайнего положения.A case is possible when the PID controllers 20 and 21 will not be able to lower the temperature T in the low-temperature separator 14 to the one required by the technological regulations of the installation, i.e. the temperature in the low-temperature separator 14 will remain in the region determined by the inequality T> T _top , and the working bodies KP 5 and KP 10 have reached their extreme position.

В этом случае АСУ ТП 6 блокирует управление технологическим процессом ПИД-регуляторами 20 и 21, подав на их вход Start\Stop сигнал 17 равный логическому «нулю», и одновременно запускает в работу АВО 3, подав на вход Start\Stop ПИД-регулятора 22 сигнал 19 равный логической «единице». Начиная с этого момента температуру в низкотемпературном сепараторе 14 будет поддерживать АВО 3, управляемый своей САУ 4. При этом энергия пласта будет использоваться по максимуму для охлаждения добываемой газожидкостной смеси, а АВО лишь будет дополнять недостающую часть холода, гарантируя ведение технологического процесса в соответствие с технологическим регламентом. Благодаря такому решению удается существенно понизить энергозатраты на работу АВО 3 и удерживать режим работы установки в низкотемпературном сепараторе 14 в рамках границ уставки T_верх ≥ Т ≥ T_ниж.In this case, the ACS TP 6 blocks the process control by the PID regulators 20 and 21 by applying to their input Start \ Stop signal 17 equal to a logical "zero", and at the same time starts AVO 3 into operation by applying the Start \ Stop input of the PID regulator 22 signal 19 equal to a logical "one". From this moment on, the temperature in the low-temperature separator 14 will be maintained by AVO 3, controlled by its ACS 4. In this case, the reservoir energy will be used to the maximum to cool the produced gas-liquid mixture, and the AVO will only supplement the missing part of the cold, ensuring that the technological process is kept in accordance with the technological regulations. Thanks to this solution, it is possible to significantly reduce the energy consumption for the operation of AVO 3 and maintain the operating mode of the installation in the low-temperature separator 14 within the limits of the setting T _top ≥ T ≥ T _lower .

В случае снижения производительности АВО 3 в результате изменения режима работы установки и достижения ею нулевой отметки, АСУ ТП 6 блокирует работу ПИД-регулятора 22 САУ АВО 4, подав на его вход Start\Stop сигнал 19 логический «ноль» и одновременно разрешает работу ПИД-регуляторам, 20 и 21, управляющим работой КР, установленных на байпасной линии ТО «газ-газ» 7 и перед первой секцией ТО «газ-конденсат» 8, подав на их вход Start\Stop сигнал 17 логическая «единица». Благодаря этому переключению режим поддержания температуры в низкотемпературном сепараторе 14 будет производится за счет пластовой энергии. Этим самым также осуществляется экономия электроэнергии за счет остановки АВО 3.In the event of a decrease in the performance of AVO 3 as a result of a change in the operating mode of the installation and its reaching a zero mark, the ACS TP 6 blocks the operation of the PID controller 22 of the ACS AVO 4 by applying a logical "zero" signal 19 to its Start \ Stop input and at the same time enables the operation of the PID- regulators, 20 and 21, controlling the operation of the KR installed on the bypass line "gas-gas" 7 and in front of the first section of the "gas-condensate" 8, having sent a logical "one" signal 17 to their Start \ Stop input. Thanks to this switch, the mode of maintaining the temperature in the low-temperature separator 14 will be produced by reservoir energy. This also saves electricity by stopping AVO 3.

Если в процессе работы, из-за повышения температуры окружающей среды или по другим причинам, АВО 3 выйдет на полную мощность, но этого не будет хватать для удержания температуры в низкотемпературном сепараторе 14 в рамках уставки T_верх ≥ Т ≥ Т_ниж, то это означит, что все возможности по поддержанию температуры в низкотемпературном сепараторе 14 за счет АВО 3 оказались исчерпанными. Такое состояние дел фиксируется переходом температуры Т в низкотемпературном сепараторе 14 в область, определяемую неравенством Т>T_верх. В этом случае АСУ ТП 6 формирует сообщение оператору о необходимости принятия решений по изменению управления работой установки (смена режима работы установки, включение в работу ТДА и т.д.).If during operation, due to an increase in the ambient temperature or for other reasons, AVO 3 reaches full capacity, but this is not enough to keep the temperature in the low-temperature separator 14 within the setpoint T _top ≥ T ≥ T _lower , then this means that all the possibilities for maintaining the temperature in the low-temperature separator 14 due to the AVO 3 were exhausted. This state of affairs is fixed by the transition of the temperature T in the low-temperature separator 14 to the region determined by the inequality T> T _top . In this case, the APCS 6 generates a message to the operator about the need to make decisions to change the control of the installation (change the operating mode of the installation, turn on the TDA, etc.).

Таким образом, реализуется возможность управления работой ТО с периодическим подключением к ним АВО для поддержания температуры Т в низкотемпературном сепараторе 14 в рамках уставки T_верх ≥ Т ≥ Т_ниж. Это позволяет по максимуму использовать холод, вырабатываемый в низкотемпературном сепараторе 14 для снижения температуры добываемой газожидкостной смеси, поступающей в него, и максимально снизить энергопотребление АВО 3.Thus, it is possible to control the operation of TO with periodic connection of AVO to them to maintain the temperature T in the low-temperature separator 14 within the setting T _top ≥ T ≥ T _lower . This makes it possible to maximize the use of the cold generated in the low-temperature separator 14 to reduce the temperature of the produced gas-liquid mixture entering it, and to minimize the power consumption of the AVO 3.

АСУ ТП 6, для обеспечения требований технологического регламента установки по соблюдению норм и ограничений при подготовке природного газа и газового конденсата к дальнему транспорту, в реальном режиме работы осуществляет контроль температуры осушенного газа и НГК, подаваемого в МГП и МКП, соответственно, с помощью датчиков 12 и 15.ACS TP 6, in order to meet the requirements of the process regulations of the installation for compliance with the norms and restrictions in the preparation of natural gas and gas condensate for long-distance transport, in real mode of operation monitors the temperature of the dried gas and NGK supplied to the MGP and MCP, respectively, using sensors 12 and 15.

Согласно ОСТ 51.40-93 «Газы горючие природные, поставляемые и транспортируемые по магистральным газопроводам» и СТО Газпром 5.11-2008 «Конденсат газовый нестабильный», которые регламентируют требования и нормы для природного газа холодной климатической зоны, температура осушенного газа и НГК в МГП и МКП, соответственно, определяется по проекту обустройства НГКМ. Опыт эксплуатации установок на Крайнем Севере РФ показал, что четкое поддержание температуры в низкотемпературном сепараторе в рамках заданного интервала, как правило, гарантирует поддержку температуры газа и НГК в МГП и МКП в рамках заданных границ.According to OST 51.40-93 "Combustible natural gases supplied and transported through main gas pipelines" and STO Gazprom 5.11-2008 "Unstable gas condensate", which regulate the requirements and standards for natural gas in a cold climatic zone, the temperature of dried gas and NGK in MGP and MCP , respectively, is determined by the project of the oil and gas condensate field. The experience of operating units in the Far North of the Russian Federation has shown that a clear maintenance of the temperature in a low-temperature separator within a given interval, as a rule, guarantees the maintenance of the temperature of gas and oil and gas condensate in the MHP and MCP within the specified boundaries.

Если значение температуры в МГП, либо МКП достигнет своих ограничительных уставок (верхней, либо нижней), АСУ ТП 6 формирует сообщение оператору установки о возникшем нарушении и необходимости принять решение об изменении режима работы установки.If the temperature value in the MGP, or the MCP reaches its limiting settings (upper or lower), the APCS 6 generates a message to the installation operator about the violation that has occurred and the need to make a decision to change the installation operating mode.

Настройку используемых ПИД-регуляторов проводит обслуживающий персонал в момент запуска системы в работу под конкретный режим работы установки согласно методу, изложенному, например, в «Энциклопедии АСУ ТП», п. 5.5, ПИД- регулятор, ресурс: http://www.bookasutp.ru/Chapter5_5.aspx#HandTuning.The tuning of the used PID controllers is carried out by the maintenance personnel at the time of starting the system into operation for a specific operating mode of the installation according to the method set forth, for example, in the "Encyclopedia of ACS TP", p. 5.5, PID controller, resource: http: //www.bookasutp .ru / Chapter5_5.aspx # HandTuning.

Заявляемый способ автоматического поддержания температурного режима технологических процессов установки низкотемпературной сепарации газа в период, когда возможно охлаждение добываемого газа путем адиабатического расширения, АВО и/или их комбинацией, в условиях Крайнего Севера, реализован в ПАО «Газпром» ООО «Газпром добыча Ямбург» на Заполярном НГКМ на установках комплексной подготовки газа 1 В и 2 В. Результаты эксплуатации показали его высокую эффективность. Заявляемое изобретение может широко использоваться и на других действующих и вновь осваиваемых НГКМ РФ.The inventive method of automatically maintaining the temperature regime of technological processes of a low-temperature gas separation unit during the period when it is possible to cool the produced gas by adiabatic expansion, AVO and / or their combination, in the Far North, is implemented in PJSC Gazprom, LLC Gazprom dobycha Yamburg at Zapolyarnoye Oil and gas condensate field at integrated gas treatment units 1 B and 2 V. The results of operation have shown its high efficiency. The claimed invention can be widely used in other operating and newly developed oil and gas condensate fields of the Russian Federation.

Применение данного способа позволяет максимально использовать производимый на установке холод для автоматического поддержания температурного режима в низкотемпературном сепараторе и оптимизировать энергопотребление АВО установки с соблюдением технологических норм и ограничений, предусмотренных ее технологическим регламентом.The use of this method makes it possible to maximize the use of the cold produced at the installation for automatic maintenance of the temperature regime in the low-temperature separator and to optimize the power consumption of the AVO installation in compliance with the technological standards and restrictions provided for by its technological regulations.

Claims

1. A method for automatically maintaining the temperature regime of technological processes of a low-temperature gas separation unit during a period when it is possible to cool the produced gas by adiabatic expansion by air cooling devices - AVO and / or their combination in the Far North conditions, includes preliminary cleaning of the produced gas-liquid mixture from mechanical impurities, separation from it, part of the mixture of unstable gas condensate - NGK and an aqueous solution of the inhibitor - VRI in the separator of the first reduction stage, which, as it accumulates in the lower part of this separator, is diverted to the liquid separator - RL, and the partially purified produced mixture from the outlet of this separator is fed to the AVO controlled by a separate automatic control system - ACS AVO, where the extracted mixture is cooled due to heat exchange with the environment, and after leaving the AVO it is divided into two streams, which are additionally cooled in the first sections of recuperative heat exchangers - TO "gas-gas" and TO "gas-condensate", while the separation into streams is carried out by a valve-regulator - KR of the flow rate of the gas-liquid mixture, installed at the inlet of the TO "gas-condensate", and these flows of the gas-liquid mixture, after leaving the first sections of the TO, are combined and through the KR acting as a controlled reducer, is fed into a low-temperature gas separator equipped with a temperature sensor, in this separator the produced gas-liquid mixture is finally separated into dry cold gas and a mixture of VRI with NGK, which is sent to the inlet of the second section of the "gas-condensate" TO and then to RL , from which NGK is sent to the main condensate pipeline MKP, VRI for regeneration, and the flow of the emitted gas - the weathering gas - is transported from the RZ for utilization or compressed and fed to the main gas pipeline - MGP, and the cold dried gas leaving the low-temperature separator is divided into two streams, one of which is fed to the input of the second section of the "gas-gas" TO, and the second - to the bypass of this section, equipped with a KR flow and gas through it, which provides automatic maintenance of the temperature in the low-temperature separator, dried gas at the inlet to the MGP and NGK at the inlet to the MCP, working in tandem with the KR installed at the inlet of the "gas-condensate" TO, and the operation of these KRs is controlled proportionally - integral-differentiating PID controllers, implemented on the basis of an automated process control system - an automated process control system of the installation, characterized in that they use a separate, third, PID controller to control the operating mode of the automated control system AVO, also implemented on the basis of an automated process control system, and at the input of tasks SP of all three PID controllers of the APCS supplies a single value of the signal of the temperature setpoint T in the low-temperature gas separator, which must be maintained under the current operating conditions of the unit, in the form of a range specified by the ratio

T _top ≥ T ≥ T _bottom ,

where T _top and T _bottom are the maximum and minimum permissible temperatures in the low-temperature separator, respectively, and at the same time, the signal of the actual temperature value - T from the temperature sensor in the low-temperature separator, is sent to the PV feedback input of the same PID controllers, as well as the automatic process control system sets the switching order and turning off these PID controllers by applying to their Start / Stop input a signal in the form of a logical "one" and a logical "zero" for this, PID controllers that control the operation of the KR located on the gas-to-gas maintenance bypass line and before the gas-condensate maintenance by applying a logical “one” signal to their Start / Stop input, and at the same time prohibits the operation of the PID of the ACS AVO regulator by applying a logical "zero" signal to its Start / Stop input, and this operating mode is valid as long as the executive bodies of the KR, at installed on the gas-gas maintenance bypass line and before the gas-condensate maintenance, will be able to lower the temperature T in the low-temperature separator below the upper limit of the allowed range T _top and then keep it within the setpoint range, but as soon as the executive bodies of these KR reach to their extreme positions, and the temperature T turns out to be higher than the upper allowed level T _top , which is fixed by the transition of temperature T in the low-temperature gas separator to the region determined by the inequality T> T _top , the APCS blocks the operation of these PID controllers by applying Start / Stop signal is a logical "zero", ensuring the maximum use of the produced cold at the installation due to the energy of the field formation to maintain the temperature regime in the low-temperature separator, and at the same time enables the operation of the AVO by unblocking the ACS AVO by sending a logical signal to the Start / Stop input of its PID controller. unit ", and includes AVO for supplying the system with the lacking cold from the kg Ambient, and this mode of operation provides maximum utilization of the produced cold in the installation due to the energy deposit formation and ABO - to maintain the temperature T in the low temperature separator within setpoint T _top ≥ T ≥ T _LO, by decreasing the ABO performance due to changes in the operating mode of the installation and its reaching the zero mark of the APCS blocks the operation of the ACS AVO PID regulator by sending a logical "zero" signal to its Start / Stop input, and at the same time allows the operation of the PID regulators that control the operation of the KR installed on the bypass line TO "gas -gas "and before the first section of the" gas-condensate "TO, having sent a logical" one "signal to their Start / Stop input, switching the mode of maintaining the temperature in the low-temperature separator due to the formation energy.

2. The method of claim. 1, characterized in that if ABO displayed at full power and supplied them in cold insufficient to satisfy the condition T ≥ T ≥ _top T _LO, which is characterized by a transition temperature T in the low temperature gas in a separator region defined by the inequality T> T _top , the APCS generates a message to the installation operator about the need to change the installation operating mode.