RU2771267C1 - Method for automatic control of heat losses of recuperative heat exchangers at low-temperature gas separation plants operated in the north of the russian federation - Google Patents
Method for automatic control of heat losses of recuperative heat exchangers at low-temperature gas separation plants operated in the north of the russian federation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2771267C1 RU2771267C1 RU2021107549A RU2021107549A RU2771267C1 RU 2771267 C1 RU2771267 C1 RU 2771267C1 RU 2021107549 A RU2021107549 A RU 2021107549A RU 2021107549 A RU2021107549 A RU 2021107549A RU 2771267 C1 RU2771267 C1 RU 2771267C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- condensate
- apcs
- pot
- installation
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 238000000926 separation method Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims abstract description 30
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000004886 process control Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 18
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000008439 repair process Effects 0.000 claims abstract description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 33
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims description 20
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 claims description 11
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 6
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 claims description 5
- 230000003449 preventive effect Effects 0.000 claims description 5
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 claims description 4
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 3
- 230000008520 organization Effects 0.000 claims description 3
- 238000011017 operating method Methods 0.000 claims description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 210000004243 sweat Anatomy 0.000 description 4
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 3
- BJQHLKABXJIVAM-UHFFFAOYSA-N bis(2-ethylhexyl) phthalate Chemical compound CCCCC(CC)COC(=O)C1=CC=CC=C1C(=O)OCC(CC)CCCC BJQHLKABXJIVAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 3
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 2
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 2
- 241000566515 Nedra Species 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Geology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Immunology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Pathology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области добычи и подготовки газа и газового конденсата к дальнему транспорту, в частности, к автоматическому контролю тепловых потерь рекуперативных теплообменников (далее ТО) на установках низкотемпературной сепарации газа (далее установка), эксплуатируемых на Севере РФ.The invention relates to the field of production and treatment of gas and gas condensate for long-distance transport, in particular, to automatic control of heat losses of recuperative heat exchangers (hereinafter referred to as TO) at low-temperature gas separation units (hereinafter referred to as installation) operated in the North of the Russian Federation.
В установках, эксплуатируемых на Севере РФ, используются ТО трубчатого типа противоточного исполнения, в которых один теплоноситель движется в трубах, а другой - в межтрубном пространстве. Передача теплоты в этих ТО осуществляется в стационарном режиме - непрерывно от греющего рабочего тела к нагреваемому телу. Учитывая суровые природные климатические условия Крайнего Севера, эти ТО утепляют. Несмотря на это, в связи с глобальными климатическими изменениями, происходящими на земле, учащается число резких похолоданий при общем потеплении окружающей среды, увеличиваются скорость и частота появления ветров, идущих из Арктики и т.д., которые могут привести к преждевременному ухудшению качества теплоизоляции ТО, используемых на установках, эксплуатируемых на Севере РФ.In plants operated in the North of the Russian Federation, tubular-type counterflow heat exchangers are used, in which one coolant moves in pipes, and the other in the annulus. Heat transfer in these TO is carried out in a stationary mode - continuously from the heating working fluid to the heated body. Given the harsh natural climatic conditions of the Far North, these TOs are insulated. Despite this, due to global climate changes occurring on earth, the number of sharp cold snaps is becoming more frequent with a general warming of the environment, the speed and frequency of winds coming from the Arctic increase, etc., which can lead to a premature deterioration in the quality of thermal insulation of TO used at installations operated in the North of the Russian Federation.
В процессе эксплуатации эксплуатации установки автоматическая диагностика функционирования ее оборудования, в частности - ТО в реальном режиме работы, во многих случаях позволяет своевременно предупредить нештатные и аварийные ситуации в ее работе, что существенно повышает эффективность управления подготовкой газа и газового конденсата к дальнему транспорту.During the operation of the installation, automatic diagnostics of the functioning of its equipment, in particular, maintenance in real mode of operation, in many cases makes it possible to timely prevent abnormal and emergency situations in its operation, which significantly increases the efficiency of managing the preparation of gas and gas condensate for long-distance transport.
Ухудшение качества теплоизоляции ТО приводит к существенному увеличению теплоты, теряемой в окружающую среду. А это ведет к нарушению режима работы установки, предусмотренного ее технологическим регламентом, снижает эффективность управления технологическим процессом и ухудшает качество подготовки газа и газового конденсата к дальнему транспорту. Поэтому диагностика состояния ТО в реальном режиме работы установки имеет важное значение при ее эксплуатации.The deterioration of the quality of thermal insulation of TO leads to a significant increase in heat lost to the environment. And this leads to a violation of the operating mode of the installation, provided for by its technological regulations, reduces the efficiency of process control and worsens the quality of gas and gas condensate preparation for long-distance transport. Therefore, diagnostics of the state of maintenance in the real mode of operation of the installation is of great importance during its operation.
Известен способ контроля тепловых потерь рекуперативных теплообменников на установках низкотемпературной сепарации газа [см., например, стр. 404, Р.Я. Исакович, В.И. Логинов, В.Е. Попадько. Автоматизация производственных процессов нефтяной и газовой промышленности. Учебник для вузов, М., Недра, 1983, 424 с.], включающий автоматическое управление процессом низкотемпературной сепарации газа, обеспечивающее подготовку газа и газового конденсата к дальнему транспорту, и визуальный контроль теплоизоляции ТО.A known method for controlling heat losses of recuperative heat exchangers in low-temperature gas separation plants [see, for example, p. 404, R.Ya. Isakovich, V.I. Loginov, V.E. Popadko. Automation of production processes in the oil and gas industry. Textbook for universities, M., Nedra, 1983, 424 pp.], including automatic control of the process of low-temperature gas separation, which ensures the preparation of gas and gas condensate for long-distance transport, and visual control of thermal insulation of TO.
Недостатком данного способа является то, что в нем не осуществляется диагностика состояния ТО, в том числе качество работы теплоизоляции в реальном режиме работы установки.The disadvantage of this method is that it does not carry out diagnostics of the state of maintenance, including the quality of the thermal insulation in the real mode of operation of the installation.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ контроля тепловых потерь рекуперативных теплообменников на установках низкотемпературной сепарации газа [см., например, стр. 360, Андреев Е.Б. и др. Автоматизация технологических процессов добычи и подготовки нефти и газа: Учебное пособие для вузов. - М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2008. - 399 с.], включающий автоматическое управление процессом низкотемпературной сепарации газа, обеспечивающее подготовку газа и газового конденсата к дальнему транспорту, и визуальный контроль теплоизоляции ТО.The closest in technical essence to the claimed invention is a method for controlling heat losses of recuperative heat exchangers at low-temperature gas separation plants [see, for example, p. 360, Andreev E.B. et al. Automation of technological processes of production and treatment of oil and gas: Textbook for universities. - M.: Nedra-Businesscenter LLC, 2008. - 399 p.], which includes automatic control of the low-temperature gas separation process, which ensures the preparation of gas and gas condensate for long-distance transport, and visual control of the thermal insulation of TO.
Существенным недостатком данного способа является то, что в нем не рассматривается автоматизация диагностики состояния ТО в реальном режиме работы установки.A significant disadvantage of this method is that it does not consider the automation of diagnostics of the state of TO in the real mode of operation of the installation.
Целью настоящего изобретения является реализация непрерывного автоматического контроля тепловых потерь ТО в реальном режиме работы установки и повышение эффективности управления технологическим процессом подготовки газа и газового конденсата к дальнему транспорту благодаря своевременному предупреждению нештатных и аварийных ситуаций, и организации ремонтно-профилактических работ ТО не по заранее составленному графику, а по их реальному состоянию, что снижает затраты на эти работы.The purpose of the present invention is to implement continuous automatic control of thermal losses of TO in the real mode of operation of the installation and to increase the efficiency of managing the technological process of preparing gas and gas condensate for long-distance transport due to the timely prevention of emergency and emergency situations, and the organization of repair and maintenance work of TO not according to a predetermined schedule , but according to their real state, which reduces the cost of these works.
Техническим результатом, достигаемым от реализации изобретения, является автоматический непрерывный контроль тепловых потерь ТО, что позволяет обеспечить повышение эффективности управления технологическим процессом подготовки газа и газового конденсата к дальнему транспорту на установке путем своевременного предупреждения нештатных и аварийных ситуаций в ее работе, и организации ремонтно-профилактических работ ТО не по заранее составленному графику, а по их реальному состоянию, что снижает затраты на эти работы.The technical result achieved from the implementation of the invention is the automatic continuous monitoring of thermal losses of TO, which makes it possible to increase the efficiency of managing the technological process of preparing gas and gas condensate for long-distance transport at the installation by timely preventing abnormal and emergency situations in its operation, and organizing repair and preventive maintenance. maintenance work not according to a predetermined schedule, but according to their actual state, which reduces the cost of these works.
Указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что способ автоматического контроля тепловых потерь ТО на установках, эксплуатируемых на Севере РФ включает монтаж на новый или отремонтированный ТО теплоизоляции.The specified problem is solved, and the technical result is achieved due to the fact that the method of automatic control of thermal losses of TO at installations operated in the North of the Russian Federation includes installation of thermal insulation on a new or repaired TO.
Автоматизированная система управления технологическими процессами (АСУ ТП) с момента запуска установки в эксплуатацию или после проведения профилактических ремонтов теплоизоляции ТО с заданной дискретностью по времени, устанавливаемой при первоначальной настройке АСУ ТП, измеряет температуру газоконденсатной смеси - греющего теплоносителя на входе первой секций ТО «газ-газ» и ТО «газ-конденсат» и ее температуру на выходе из первой секции этих же ТО. Также АСУ ТП осуществляет измерение температуры на входе и выходе второй секции этих же ТО, через которую проходит нагреваемый теплоноситель, осушенный газ в ТО «газ-газ» и смесь нестабильного газового конденсата - НГК с водным раствором ингибитора - ВРИ в ТО «газ-конденсат». Одновременно АСУ ТП с такой же дискретностью измеряет массовый расход греющего G1 и нагреваемого теплоносителей G2 в ТО «газ-газ» и ТО «газ-конденсат».The automated process control system (APCS) from the moment the unit is put into operation or after preventive repairs of the thermal insulation of the TO with a given discreteness in time, set during the initial setup of the APCS, measures the temperature gas condensate mixture - heating coolant at the inlet of the first section of the TO "gas-gas" and TO "gas-condensate" and its temperature at the exit from the first section of the same TO. The process control system also measures temperature at the inlet and outlet of the second section of the same HE, through which the heated coolant passes, dried gas in the HE "gas-gas" and a mixture of unstable gas condensate - NGK with an aqueous solution of the inhibitor - VRI in the HE "gas-condensate". Simultaneously, the process control system with the same discreteness measures the mass flow rate of the heating G 1 and heated coolants G 2 in the "gas-gas" and "gas-condensate" HTs.
Для каждого момента измерений указанных параметров АСУ ТП производит вычисление фактического термического КПД - ηпот.факт для этих ТО по формуле:For each moment of measurement of the specified parameters, the APCS calculates the actual thermal efficiency - η pot.fact for these TO according to the formula:
где ср1 и ср2 - средняя удельная теплоемкость греющего и нагреваемого теплоносителей, соответственно.where c p1 and c p2 are the average specific heat capacity of the heating and heated coolants, respectively.
Все данные измерений и расчетов АСУ ТП заносит в свою базу данных. Результаты расчета термического КПД при запуске установки в работу по первому измерению указанных параметров АСУ ТП хранит как эталонное значение ηпот._эталон. Получаемые значения ηпот._факт АСУ ТП использует для построения графика непрерывной временной функции ƒ(t), значения которой в точках дискретизации совпадают с ηпот._факт, т.е. ƒ(t)=ηпот._факт(t). Одновременно АСУ ТП строит и график ƒЭ(t)=ηпот._эталон и производит его сравнение с графиком ƒ(t) путем определения разности значений Δ=|ηпот._факт(t) - ηпот_эталон)| для каждой точки дискретизации по времени.The APCS enters all measurement and calculation data into its database. The results of the calculation of thermal efficiency when the unit is put into operation on the basis of the first measurement of the specified parameters, the APCS stores as a reference value η pot._etalon . The resulting values of η pot._actual are used by the APCS to plot a continuous time function ƒ(t), whose values at sampling points coincide with η pot._actual , i.e. ƒ(t)=η pot._fact (t). At the same time, the process control system also builds a graph ƒ E (t)=η pot._standard and compares it with the graph ƒ(t) by determining the difference in values Δ=|η pot._actual (t) - η pot_standard )| for each sampling point in time.
Эксплуатацию теплоизоляции ТО осуществляют без всяких ограничений при условии, если график ƒ(t) изменяется в рамках допустимых вариаций δ, определяемых коридором Величина δ для задания этого коридора задается регламентом работы установки.The operation of thermal insulation of TO is carried out without any restrictions, provided that the schedule ƒ(t) changes within the allowable variations δ determined by the corridor The value of δ for specifying this corridor is set by the operating procedure of the installation.
Но как только ƒ(t) выйдет из этого коридора, т.е. станет выполняться условиеBut as soon as ƒ(t) leaves this corridor, i.e. the condition will be met
АСУ ТП формирует сообщение оператору о том, что начиная с этого момента качество теплоизоляции ТО будет постепенно ухудшаться и необходимо следить за ее состоянием.The automated process control system generates a message to the operator that, starting from this moment, the quality of the TO thermal insulation will gradually deteriorate and it is necessary to monitor its condition.
Как только величина Δ достигнет своего критического значения Δкритич или превысит его, т.е.As soon as the value of Δ reaches its critical value Δ is critical or exceeds it, i.e.
и будет прослеживаться динамика изменения величины Δ в сторону ее роста относительно Δкритич, АСУ ТП формирует сообщение оператору установки о необходимости принятия решения по управлению технологическим процессом с учетом организации ремонта теплоизоляции ТО.and the dynamics of the change in the value of Δ in the direction of its growth relative to Δ critical will be traced, the process control system generates a message to the plant operator about the need to make a decision on the process control, taking into account the organization of repair of the thermal insulation of TO.
Величина Δкритич задается технологическим регламентом эксплуатации установки с учетом особенностей параметров разрабатываемого месторождения.The value of Δ critical is set by the technological regulations for the operation of the installation, taking into account the characteristics of the parameters of the field being developed.
На фиг. 1 приведена функциональная технологическая схема установок, эксплуатируемых на Заполярном НГКМ. В ней использованы следующие обозначения:In FIG. 1 shows a functional process diagram of the units operated at the Zapolyarnoye oil and gas condensate field. It uses the following notation:
1 - входная линия установки;1 - input line of the installation;
2 - сепаратор первой ступени сепарации газа;2 - separator of the first stage of gas separation;
3 - АСУ ТП установки;3 - automated process control system of the installation;
4 - датчик массового расхода газоконденсатной смеси, установленный на входе первой секции ТО «газ-газ» 8;4 - mass flow sensor of the gas condensate mixture installed at the inlet of the first section TO "gas-gas" 8;
5 - датчик температуры газоконденсатной смеси, установленный на входе первой секции ТО «газ-газ» 8;5 - temperature sensor of the gas condensate mixture installed at the inlet of the first section of TO "gas-gas" 8;
6 - датчик температуры осушенного газа, установленный на выходе второй секции ТО «газ-газ» 8;6 - dry gas temperature sensor installed at the outlet of the second section of TO "gas-gas" 8;
7 - датчик массового расхода осушенного газа, установленный на выходе второй секции ТО «газ-газ» 8;7 - dry gas mass flow sensor installed at the outlet of the second section TO "gas-gas" 8;
8 - ТО «газ-газ»;8 - TO "gas-gas";
9 - датчик температуры газоконденсатной смеси, установленный на выходе первой секции ТО «газ-газ» 8;9 - temperature sensor of the gas condensate mixture, installed at the outlet of the first section of TO "gas-gas" 8;
10 - датчик температуры газоконденсатной смеси, установленный на входе второй секции ТО «газ-газ» 8;10 - temperature sensor of the gas condensate mixture, installed at the inlet of the second section TO "gas-gas" 8;
11 - датчик температуры газоконденсатной смеси, установленный на выходе первой секции ТО «газ-конденсат» 13;11 - temperature sensor of the gas condensate mixture, installed at the outlet of the first section TO "gas-condensate" 13;
12 - датчик температуры газоконденсатной смеси, установленный на входе второй секции ТО «газ-конденсат» 13;12 - temperature sensor of the gas condensate mixture, installed at the inlet of the second section TO "gas-condensate" 13;
13 - ТО «газ-конденсат»;13 - TO "gas-condensate";
14 - датчик температуры газоконденсатной смеси, установленный на входе первой секции ТО «газ-конденсат» 13;14 - temperature sensor of the gas condensate mixture, installed at the inlet of the first section TO "gas-condensate" 13;
15 - датчик температуры газоконденсатной смеси, установленный на выходе второй секции ТО «газ-конденсат» 13;15 - temperature sensor of the gas condensate mixture, installed at the outlet of the second section TO "gas-condensate" 13;
16 - датчик массового расхода газоконденсатной смеси, установленный на входе первой секции ТО «газ-конденсат» 13;16 - mass flow sensor of the gas condensate mixture, installed at the inlet of the first section TO "gas-condensate" 13;
17 - датчик массового расхода газоконденсатной смеси, установленный на выходе второй секции ТО «газ-конденсат» 13;17 - mass flow sensor of the gas condensate mixture, installed at the outlet of the second section TO "gas-condensate" 13;
18 - разделитель жидкостей (РЖ);18 - liquid separator (RJ);
19 - клапан регулятор (КР) расхода газа по установке;19 - valve regulator (KR) of gas flow for the installation;
20 - низкотемпературный сепаратор газа.20 - low-temperature gas separator.
Способ автоматического контроля тепловых потерь ТО на установках, эксплуатируемых на Севере РФ, реализуют следующим образом.The method for automatic control of thermal losses of TO at installations operated in the North of the Russian Federation is implemented 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, водного раствора ингибитора (ВРИ), выделяется основное количество тяжелых углеводородов НГК, которые, по мере их накопления в нижней части сепаратора 2, отводят в РЖ 18. Частично очищенную от капельной влаги и пластовой жидкости газоконденсатную смесь (греющий теплоноситель) с выхода сепаратора 2 первой ступени сепарации газа разделяют на два потока. Первый поток направляют в трубное пространство первой секции ТО «газ-газ» 8, где происходит его предварительное охлаждение встречным потоком осушенного газа (нагреваемый теплоноситель), который поступает из низкотемпературного сепаратора 20 и проходит через вторую секцию этого же ТО. Второй поток (греющий теплоноситель) подают в трубное пространство первой секции ТО «газ-конденсат» 13, который охлаждают встречным потоком смеси НГК и ВРИ (нагреваемый теплоноситель), отводимом из нижней части низкотемпературного сепаратора газа 20 через вторую секцию этого же ТО.The extracted gas condensate mixture through the inlet line 1 of the unit enters the
Потоки газоконденсатной смеси, поступающие с выходов первых секций ТО «газ-газ» 8 и ТО «газ-конденсат» 13, объединяют и подают на вход КР 19 расхода газа по установке. Проходя его, за счет дроссель-эффекта, температура газоконденсатной смеси резко снижается, а давление в ней падает до давления, при котором происходит максимально возможная конденсация углеводородов. Эту смесь подают на вход низкотемпературного сепаратора газа 20. Вследствие изменения термодинамических условий и снижения скорости потока газоконденсатной смеси в сепараторе 20, происходит финальное выделение из нее осушенного газа, а смесь НГК и ВРИ собирается в нижней части этого сепаратора.The flows of the gas condensate mixture coming from the outlets of the first sections TO "gas-gas" 8 and TO "gas-condensate" 13 are combined and fed to the inlet of the
Отсепарированный холодный осушенный газ (нагреваемый теплоноситель), поступающий из низкотемпературного сепаратора 20, проходит через вторую секцию ТО «газ-газ» 8, где отдает холод встречному потоку добытой газоконденсатной смеси (греющий теплоноситель), и далее его направляют в магистральный газопровод (МГП).The separated cold dried gas (heated coolant) coming from the low-
Смесь НГК и ВРИ (нагреваемый теплоноситель), по мере накопления, из нижней части низкотемпературного сепаратора 20, направляют во вторую секцию ТО «газ-конденсат» 13, где она нагревается и поступает в РЖ 18, в котором газожидкостная смесь подвергается разделению на компоненты и дегазации. Поток выделенного газа (газ выветривания) транспортируют по трубопроводу либо на утилизацию, либо компримируют и подают в МГП, НГК направляют в магистральный конденсатопровод (МКП), а ВРИ из РЖ 18 подают в цех регенерации ингибитора установки.The mixture of NGK and VRI (heated coolant), as it accumulates, from the lower part of the low-
Для измерения расхода газоконденсатной смеси, поступающий на вход первой секции ТО «газ-газ» 8 и ТО «газ-конденсат» 13 установлены датчики 4 и 16, соответственно, а для измерения температуры газоконденсатной смеси, поступающий на вход первой секции ТО «газ-газ» 8 и ТО «газ-конденсат» 13 - датчики 5 и 14.To measure the flow rate of the gas condensate mixture entering the inlet of the first section of the TO "gas-gas" 8 and TO "gas-condensate" 13,
Для измерения температуры газоконденсатной смеси на выходе первой секции ТО «газ-газ» 8 и ТО «газ-конденсат» 13 установлены датчики 9 и 11, соответственно.To measure the temperature of the gas condensate mixture,
Для измерения температуры осушенного газа на входе второй секции ТО «газ-газ» 8 установлен датчик 10, а для измерения температуры газоконденсатной смеси на входе второй секции ТО «газ-конденсат» 13 -датчик 12.To measure the temperature of the dried gas at the inlet of the second section of the TO "gas-gas" 8, a
Для измерения расхода осушенного газа на выходе второй секции ТО «газ-газ» 8 установлен датчик 7, а для измерения расхода газоконденсатной смеси на выходе второй секции ТО «газ-конденсат» 13 - датчик 17. Для измерения температуры осушенного газа на выходе второй секции ТО «газ-газ» 8 установлен датчик 6, а для измерения температуры газоконденсатной смеси на выходе второй секции ТО «газ-конденсат» 13 - датчик 15.To measure the flow of dried gas at the outlet of the second section of TO "gas-gas" 8, a
На практике, при нормальном режиме работы ТО, доля теплоты, теряемой в окружающую среду, как его иногда называют, термический КПД теплообменного аппарата или коэффициент потери теплоты в окружающую среду - ηпот, составляет, примерно 0,97, в идеальном случае, когда потерь нет, его значение принимается равным 1 [например, см. стр. 166, Ртищева А.С., Теоретические основы гидравлики и теплотехники: Учебное пособие. - Ульяновск, УлГТУ, 2007. - 171 с.].In practice, during the normal operation of the heat exchanger, the proportion of heat lost to the environment, as it is sometimes called, the thermal efficiency of the heat exchanger or the coefficient of heat loss to the environment - η sweat , is approximately 0.97, in the ideal case when the losses no, its value is taken equal to 1 [for example, see p. 166, Rtishcheva A.S., Theoretical Foundations of Hydraulics and Thermal Engineering: Textbook. - Ulyanovsk, UlGTU, 2007. - 171 p.].
В процессе работы установки, из-за снижения качества теплоизоляции увеличивается доля теплоты, теряемой в окружающую среду, значение которой можно определить из уравнения теплового баланса [см., например, стр. 166, Ртищева А.С., Теоретические основы гидравлики и теплотехники: Учебное пособие. - Ульяновск, УлГТУ, 2007. - 171 с.]:During the operation of the installation, due to a decrease in the quality of thermal insulation, the proportion of heat lost to the environment increases, the value of which can be determined from the heat balance equation [see, for example, p. 166, Rtishcheva A.S., Theoretical foundations of hydraulics and heat engineering: Tutorial. - Ulyanovsk, UlGTU, 2007. - 171 p.]:
где G1, G2 - массовый расход греющего и нагреваемого теплоносителей, соответственно; ср1 и ср2 - средняя удельная теплоемкость греющего и нагреваемого теплоносителей, соответственно; - температура на входе греющего и нагреваемого теплоносителей, соответственно; - температура на выходе греющего и нагреваемого теплоносителей, соответственно.where G 1 , G 2 - mass flow rate of the heating and heated coolants, respectively; c p1 and c p2 - the average specific heat capacity of the heating and heated coolants, respectively; - temperature at the inlet of the heating and heated coolants, respectively; - temperature at the outlet of the heating and heated coolants, respectively.
Алгоритм определения коэффициента потерь теплоты в окружающую среду ηпот для ТО «газ-газ» 8 и ТО «газ-конденсат» 13 идентичны, поэтому для простоты изложения сути заявки рассмотрим алгоритм определения ηпот только для ТО «газ-газ» 8.The algorithm for determining the coefficient of heat loss to the environment η sweat for TO "gas-gas" 8 and TO "gas-condensate" 13 are identical, therefore, for simplicity of presentation of the essence of the application, we will consider the algorithm for determining η sweat only for TO "gas-gas" 8.
При запуске установки в работу (первичном или после проведения профилактического ремонта ТО) добиваются того, чтобы значение ηпот. было равно значению, заданному проектом (как правило, ηпот.≈0,97). Фактически зафиксированное при этой операции значение принимается за эталон - ηпот._эталон.When the unit is put into operation (primary or after preventive maintenance), it is ensured that the value of η sweat. was equal to the value specified by the project (as a rule, η pot. ≈0.97). The value actually recorded during this operation is taken as the standard - η pot._etalon .
После запуска установки АСУ ТП 3, с заданной дискретностью во времени, с помощью датчика 4 измеряет массовый расход G1 и с помощью датчика 5 измеряет температуру греющего носителя (добытой газоконденсатной смеси), поступающего на вход первой секции ТО «газ-газ» 8. Дискретность определяется общей настройкой АСУ ТП, связанной с необходимостью контроля и управления кустами газовых скважин [см. Комплекс энергонезависимых устройств телемеханики кустов газовых скважин УКПГ-9 Харвутинской площади Ямбургского ГКМ «Ямбург-ГиперФлоу-ТМ». Руководство по эксплуатации КРАУ1.456.010-01 РЭ. НПФ «Вымпел», 2005 г., стр. 12], который обеспечивает сбор данных о режимах работы газовых скважин не реже одного раза в два часа. Температуру греющего носителя на выходе первой секции этого ТО, АСУ ТП 3 измеряет с помощью датчика температуры 9. Одновременно АСУ ТП 3, с такой же дискретностью во времени, измеряет массовый расход G2 с помощью датчика 7 и температуру используя датчик температуры 10 нагреваемого носителя (осушенный газ), поступающего на вход второй секции ТО «газ-газ» 8. Температуру нагреваемого носителя на выходе второй секции этого ТО, АСУ ТП 3 измеряет с помощью датчика температуры 6.After starting the installation, the automated
Значение ср1 и ср2 определяют из справочной литературы [например, см. стр. 71, А.И. Гриценко и др. Руководство по исследованию скважин. - М.: Наука, 1995. - 523 с.].The value of p1 and p2 is determined from the reference literature [for example, see page 71, A.I. Gritsenko et al. Guidance on the study of wells. - M.: Nauka, 1995. - 523 p.].
Далее АСУ ТП 3, используя формулу (1), определяет фактическое значение ηпот._факт для каждого интервала времени дискретизации и заносит его в свою базу данных (БД) вместе со значениями всех измеренных в этот момент параметров. Получаемые значения ηпот._факт АСУ ТП 3 использует для построения графика непрерывной временной функции ƒ(t), значения которой в точках дискретизации совпадают с ηпот._факт, т.е. ƒ(t)=ηпот._факт(t) (см. фиг. 2). На этот же график она наносит эталонное значение - ηпот._эталон. Если оба графика совпадают или график ƒ(t) изменяется в рамках допустимых вариаций δ, определяемых коридором который задается регламентом работы установки, то ТО может эксплуатироваться без каких-либо ограничений. Выход из этого коридора означает то, что качество работы теплоизоляции ТО стало ухудшаться и за ним необходимо следить. АСУ ТП 3 об этом сообщает оператору установки для повышения внимания с этого момента времени к работе теплоизоляции этого ТО (в том числе при визуальном плановом контроле состояния оборудования установки во время ежедневных обходов).Next, the
Математически эту ситуацию выражают в виде соотношения:Mathematically, this situation is expressed as a relation:
Начиная с этого момента качество теплоизоляции ТО будет постепенно ухудшаться, но останавливать установку на профилактический ремонт нет необходимости. Но как только величина Δ достигнет критического значения или превысит его, т.е. и прослеживается динамика изменения величины Δ в сторону ее роста относительно Δкритич, АСУ ТП 3 об этом сообщает оператору установки для принятий решений по управлению технологическим процессом. Величина Δкритич задается технологическим регламентом эксплуатации установки с учетом особенностей параметров разрабатываемого месторождения.Starting from this moment, the quality of the TO thermal insulation will gradually deteriorate, but there is no need to stop the unit for preventive maintenance. But as soon as the value of Δ reaches the critical value or exceeds it, i.e. and the dynamics of the change in the value of Δ in the direction of its growth relative to Δ critical is traced, the
Способ автоматического контроля тепловых потерь ТО на установках, эксплуатируемых на Севере РФ, реализован в ПАО «Газпром» ООО «Газпром добыча Ямбург» на Заполярном газоконденсатном месторождении 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 газоконденсатных месторождениях РФ.The method for automatic control of thermal losses of TO at plants operated in the North of the Russian Federation was implemented at PJSC Gazprom, LLC Gazprom dobycha Yamburg at the Zapolyarnoye gas condensate field at 1 V and 2 V gas treatment plants. The operation results showed its high efficiency. The claimed invention can be widely used in other existing and newly developed gas condensate fields of the Russian Federation.
Применение данного способа позволяет повышать эффективность управления технологическим процессом на установке путем своевременного предупреждения нештатных и аварийных ситуаций в ее работе. Благодаря этому повышается качество подготовки газа, снижаются простои и затраты, необходимые для устранения нештатных и аварийных ситуаций на производстве. Это позволяет также производить ремонтно-профилактические работы не по заранее составленному графику, а по фактическому состоянию ТО, что значительно снижает затраты на проведение этих работ.The application of this method allows to increase the efficiency of process control at the installation by timely prevention of abnormal and emergency situations in its operation. This improves the quality of gas preparation, reduces downtime and costs required to eliminate emergency and emergency situations in production. This also makes it possible to carry out repair and maintenance work not according to a predetermined schedule, but according to the actual state of maintenance, which significantly reduces the cost of these works.
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021107549A RU2771267C1 (en) | 2021-03-22 | 2021-03-22 | Method for automatic control of heat losses of recuperative heat exchangers at low-temperature gas separation plants operated in the north of the russian federation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021107549A RU2771267C1 (en) | 2021-03-22 | 2021-03-22 | Method for automatic control of heat losses of recuperative heat exchangers at low-temperature gas separation plants operated in the north of the russian federation |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2771267C1 true RU2771267C1 (en) | 2022-04-29 |
Family
ID=81458802
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021107549A RU2771267C1 (en) | 2021-03-22 | 2021-03-22 | Method for automatic control of heat losses of recuperative heat exchangers at low-temperature gas separation plants operated in the north of the russian federation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2771267C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0155826A2 (en) * | 1984-03-23 | 1985-09-25 | International Control Automation Finance S.A. | Heat exchanger performance monitors |
RU2285915C2 (en) * | 2004-10-20 | 2006-10-20 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Научно-Исследовательский Центр "Строительство" | Method of testing heat protecting properties of guarding structure |
RU2395756C1 (en) * | 2009-03-19 | 2010-07-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Оренбургский государственный университет" | Device for measuring heat efficiency of heat exchangers |
RU2428682C1 (en) * | 2010-03-12 | 2011-09-10 | Олег Николаевич Будадин | Method for thermal nondestructive inspection of thermal-technical state of long, non-uniform and hard-to-reach objects |
WO2021026462A1 (en) * | 2019-08-08 | 2021-02-11 | Saudi Arabian Oil Company | Heat exchanger fouling determination using thermography combined with machine learning methods |
-
2021
- 2021-03-22 RU RU2021107549A patent/RU2771267C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0155826A2 (en) * | 1984-03-23 | 1985-09-25 | International Control Automation Finance S.A. | Heat exchanger performance monitors |
RU2285915C2 (en) * | 2004-10-20 | 2006-10-20 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Научно-Исследовательский Центр "Строительство" | Method of testing heat protecting properties of guarding structure |
RU2395756C1 (en) * | 2009-03-19 | 2010-07-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Оренбургский государственный университет" | Device for measuring heat efficiency of heat exchangers |
RU2428682C1 (en) * | 2010-03-12 | 2011-09-10 | Олег Николаевич Будадин | Method for thermal nondestructive inspection of thermal-technical state of long, non-uniform and hard-to-reach objects |
WO2021026462A1 (en) * | 2019-08-08 | 2021-02-11 | Saudi Arabian Oil Company | Heat exchanger fouling determination using thermography combined with machine learning methods |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2685460C1 (en) | Method for automatic support of the temperature mode of technological processes of the installation of low-temperature gas separation under the far north conditions | |
CN111350595A (en) | Control system of shale gas supply device at wellhead of micro gas turbine generator | |
Konev et al. | Thermal preparation of the trailbuilder fluid drive | |
Van Niekerk et al. | Implementing DSM interventions on water reticulation systems of marginal deep level mines | |
RU2771267C1 (en) | Method for automatic control of heat losses of recuperative heat exchangers at low-temperature gas separation plants operated in the north of the russian federation | |
CN110991692A (en) | Heat exchanger group operation condition monitoring, cleaning and early warning method based on dynamic envelope curve method | |
CN102308175B (en) | Condenser system | |
DE2657036A1 (en) | IMPROVED SYSTEM FOR THE USE OF WASTE HEAT AND METHOD FOR MANUFACTURING AND INSTALLING IT | |
CN202300974U (en) | Performance testing device of refrigerant compressor | |
CN112324759A (en) | Shield machine oil tank water cooling system and shield machine oil tank water cooling control method | |
CN209444312U (en) | Well head cooling device based on high-speed turbo expander | |
Van Rensburg et al. | Energy efficiency via optimisation of water reticulation in deep mines | |
CN1173148C (en) | Pressure control system improving power plant efficiency | |
CN203798035U (en) | Parallel type refrigerating and heating control system | |
Buys | Optimising the refrigeration and cooling system of a platinum mine | |
RU2771269C1 (en) | Method for automatic diagnostics of the state of regenerative heat exchangers at low-temperature gas separation units operated in the north of the russian federation | |
US7452390B1 (en) | Controlled superheating of natural gas for transmission | |
CN209277957U (en) | A kind of small machine Lubricating Oil temperature control device | |
RU2783035C1 (en) | Method for automatic control of low-temperature gas separation unit with air cooling apparatus in the north of rf | |
RU2743690C1 (en) | Method for automatic load distribution between low-temperature gas separation lines with turbo-expander units at gas treatment facilities of northern russia | |
RU2743870C1 (en) | Method for automatic load distribution between low-temperature gas separation lines at gas treatment plants of oil and gas condensate fields of northern russia | |
RU2783036C1 (en) | Method for automatic maintenance of temperature condition at low-temperature gas separation installations with turbo-expander units in the extreme north of the russian federation | |
RU2783033C1 (en) | Method for automatic control of a low-temperature gas separation unit with turbo-expander units in the extreme north of the russian federation | |
RU2743869C1 (en) | Method for automatic load distribution between low-temperature gas separation lines at gas treatment plants using air cooling units, oil and gas condensate fields of northern russia | |
CN111580489A (en) | Protection system and protection method for delaying flow corrosion of overhead heat exchanger |