SU737617A1 - Автоматическа система дл низкотемпературной сепарации газа - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к устройствам дл  автоматического управлени  и регулировани  технологических процессов и может быть использовано в газодобывающей промышленности на газоконденсатных месторождени х, обустроенных установками низкотемпературной сепарации (НТС) газа.

Известна автоматическа  система дл  низкотемпературной сепарадаи газа, содержаща  установки НТС, которые соединены трубопроводами с газосборным коллектором, на котором установлен датчик давлени , соединенный со входом регул тора давлени , установленные на выходах из установок НТС датчики расхода газа,выходы которых соединены с первыми входами соответствующих регул торов расхода газа, подключенных к исполнительным механизмам , установленным на входах в установки НТС, амплитудные ограничители, выходы которых соединены со вторыми входами и соответствующих регул торов расхода, а входы - с регул тором давлени . При изменении отбора газа с промысла давление в газосборном коллекторе отклон етс  от заданного значени .

Регул тор Дарлени  воспринимает зто отклонение и через амплитудйьга ограничитель измен ет задание соответствующему регул тору расхода. Регул торы расхода воздействуют на соответствующие йспол шёльные механизмы до тех пор, пока производительность соответствующей установки НТС не становитс  равной заданному значению. Амплитудные ограничители предназначены дл  предотвращени  перегрузок установок НТС. Они настраиваютс  таким

10 образом, что сйгнап проходит через амплитудные ограничители к регул торам расхода без изменени  трлько в том случае, когда величина этого сигнала не превыщает значени , соответствующего максимально допустимой произво15 дительности установки НТС. В другом случае на выходе соответствующего амплитудного ограничител  остаетс  сигнал посто нного значени , соответствующий максимально допустимой производительности соответствующей

20 установки НТС. Это значение и поддерживает автоматический регул тор расхода газа, Устройство обеспечивает равномерное или заданное распределение отбора газа между установками НТС, а также защиту устаиовок от

перегрузок 1.

Недостаток этого устройства заклю чаетс  ь б1уГ,то15но нё позвол ет 6тйшльны Г образом шюЖзовать плйтовую )В газа дл  Т1звлечени  из иего углеводородного кондансата , так как закон распределени  суммарной производительности заранее предопределен настройкой.

Известна также автоматическа  система дл  низкотемпературной сепарации газа, содержаща  установки НТС, которые со стороны входа соединены трубопроводами со скважинами, а со стороны выхода - с газосборным коллектором , на котором установлены датчик и регуД тор давленн  газа, а ш выходах из установок НТС - датчики расхода газа, подключенные К первым входам соответствующих регул торов расхода газа, св заштых с исполнительными механизмами, при этом вторые входы регул торов расхода газэ подсоединены к выходам соответствующих амппитудагеге ограничителей. Устройство содержиг регул торы эксергетической мощности, первые входы которых соединены с выходом регул тора давлени  газа, а выходы - с соответствующим амплитудным ограничителем , задатзцсн величины зксерги , вход которых соединен с соответствующим датчиком расхода газа, а выход - со вторым входом соответствующего регул тора удельного приращени  эксергетической мощности 2.

Устройство работает еле дуйндам образом. При изменении отбора газа давление в газосборном коллекторе отклон етс  от заданного значени . Регул тор давлени  газа воспринимает этб отклонение и вырабатывает регулирующее воздействие, которое поступает на первый вход всех регул торов удельного приращенн  эксергетической мощности. Текущее значение удельного приращени  эксергетической мощности определ етс  посредством задатчиков величины эксергии по расходу газа через установку НТС. С этой целью соответствующий датчик расхода газа подключен к задатчику величины эксергии. Сигнал, пропорциональный текущему значению удельного приращени  эксергетической мощности, поступает от задатчика величины зксергии на второй вход регул тора удельного приращени , эксергетической мощности . При отклонении текущего значени  удельного прираи1енн  эксергетической мощности от заданного, установленного регул тором давлени  одинаковым дл  всех регул торов удельного приращени  эксергетической мощности, последние через амплитудные ограничители измен ют задание регул торам расхода газа. При отклонении текущего значени  р;)схода газа, из мен емого датшками расхода, регул торы

расхода воздействуют на исполнительные меха- низмы до тех пор, пока эти отклонени  не станут равными нулю. Наличие амплитудного ограйичител  между регул торами расхода газа и уДёльнЬгО приращени  зксергетйческой мощности обеспечивает защиту установок НТС от перегрузки.

Так как один и тот же сигнал от регул тора давлени  поступает параллельно на входы

всех регул торов удельного приращени  эксергетической мощности, то производительность каждой установки НТС будет такой, при которой удельные приращени  эксергетической мощности потоков газа на входах в установки

НТС будут одинаковыми. Равенство удельных приращений эксергетической мощности потоков газа на входе в установки НТС свидетельствует о том, что такое распределение суммарной производительности между установками обеспечивает максимум суммарной эксергетической мощности входных потоков.

Если содержание углеводородного конденсата в газе каждой установки НТС oдинakoвo, а сами установки однотипны, то максимизаци 

суммарной эксергетической мощности входных потоков газа эквивалентна максимизации извлечени  конденсата из газа.

Однако во многих практических случа х содержание углеводородного конденсата в газе

различных скважин, подключенных к параллельно работаюцшм установкам НТС, различно. Это св зано, главным образом, с многоспластовостью месторождени  и различным составом газа в пластах./

Так, например, содержание конденсата в газе скважины Р-58 Уренгойского месторождени  на интервале опробовани  2984-2998, м при температзфе - 10° С и давлении 55 кгс/см составл ет 430 см/м ; а на интервале опробовани  2673-2690 м - только около

180 3.

Характеристики даже однотипных установок НТС газа со временем измен ютс  случайным образом. Поэтому в зтих случа х максимиза5 ди  суммарной эксергетической мощности не позвол ет извлечь из газа максимум углеводородного конденсата. Это говорит о недостаточной надежности функционировани  известного устройства, что приводит к потер м цен- ного дл  нефтехимической промыишенности конденсатаС З.

Кроме того, дл  расчета текущего значени  удельного приращени  эксергетической мощности используютс  коэффициенты математической модели установки НТС газа, значени  которых со временем измен ютс  случайным образом, поэтому их необходимо периодически уточн ть. Это св зано с определенными затратами труда. Но главное заключаетс  в том, что в промежутках между уточнением ко эффициентов устройство работает с отклонением от оптимального режима, то есть надежность его функционировани  уменьшаетс . Цель изобретени  - повышение надежности системы путем оптимального распределени  суммарной производительности между установками НТС газа по критерию максимума добычи конденсата и автоматической идентификации коэффициентов математической модели установок НТС газа. Поставленна  цель достигаетс  тем, что система снабжена установленными на каждой уста новке НТС датчиком расхода конденсата, идентификатором , датчиком и регул тором удельного приращени  расхода конденсата, при этом выход датчика расхода конденсата подключен через последовательно соединенные идентификатор и датчик удельного приращени  расхода конденсата к первому входу регул тора удельного приращени  расхода конденсата, второй вход которого соединен с выходом регул тора давлени , а выход регул тора удельного приращени  расхода конденсата подключен ко входу амплитудного ограничител , причем ВЬ1ХОды датчика расхода газа подключены соответственно ко вторым входам идентификатора и датчика удельного приращени  расхода конденсата . На чертеже представлена принципиальна  схема системы. Автоматическа  система включает установки 1 НТС газа, которые со стороны входа соединены трубопроводами 2 со скважинами 3, а трубопроводами 4 с газосборным коллектором 5, на котором установлены датчик 6 и регулйтор 7 давлени  газа. На выходах из установок НТС установлены датчики 8 расхода газа, подключенные к первым входам соответствующих регул торов 9 расхода газа, св занных с исполнительными механизмами 10, установленными на входе газа в установки I НТС, вторые входы регул торов 9 расхода газа подсоединены к выходам соответствующих амплитудных ограничителей 11 Система содержит установленные на каждой установке 1 НТС датчик 12 расхода конденсата , идентификатор 13, датчик 14 и регул тор 15 Удельного приращени  расхода конденсата. Датчик 12 расхода конденсата подсоединен соот ветственно к первому входу идентификатора 13, ко второму входу которого подключен датчик 8 расхода газа, св занный одновременно с первым входом датчика J4 удельного приращени  расхода конденсата, подсоединенного вторым входом к выходу идентификатора 13, при этом первый и второй входы регул тора 15 удельного приращени  расхода конденсата соединены соответственно с выходами регул тора 7 давлени  газа и датчика 14 удельного приращени  расхода конденсата, а выходсо входом амготитудногоограничител  П. Автоматическа  система работает следующим образом. При изменении отбора газа на газосборном коллекторе 5 давление в нем отклон етс  от заданного значени . Регул тор 7 давлени  посредством датчика 6 давлени  воспринимает это отклонение и вырабатывает регулирующее воздействие, которое поступает на первый- вход йсех регул торов 15 удельного прираЩени  расхода конденсата. Текущее значение удельного приращени  расхода конденсата определ етс  при помощи датчика 14 удельного приращени  расхода конденсата по расходу газа через установку НТС и коэффициентам ее математической модели. С этой целью входы датчика 14 удельного приращени  расхода конденсата соединены с датчиком 8 расхода газа и идентификатором 13, определ ющим коэффициенты математической модели установки НТС по измеренным значени м расхода газа и конденсата. При отклонении текущего значени  удельного приращени  расхода конденсата от заданного, установленного регул тором 7 давлени  одинаковым дл  всех регул торов 15, последние через амплитудные ограничители 11 измен ют задание регул торам 9 расхода. При отклонении текуц его значени  расхода газа, измер емого датчиками 8 расхода газа, от заданного регул торы 9 расхода воздействуют на исполнительные механизмы 10 до тех пор. пока эти отклонени  не станут равными нулю Наличие амплитудного ограничител  11 между регул тором 9 расхода газа и регул тором 15 удельного приращени  расхода ковденсата обеспечивает защиту установок НТС от перегрузки . Так как один и тот же сигнал от регул тора 7 давлени  газа поступает на входы всех регул торов 15 удельного приращени  расхода конденсата, тО производительность каждой установки НТС будет такой, при которой удельное приращение расхода конденсата на всех установках будет одинаковым. Равенство удельных приращений расхода конденсата свидетельствует о том, что такое распределение суммарной производительности между установками НТС обеспечивает максимум добычи конденсата. Расход койденсата на -ой установке НТС определ етс  по формуле .г1 оГС1 еогЦ-,.чГ f«or°Ai-b-.,a,)}, (i 7 где расход газа через установку НТС, с,,- расход ковденсата на установке НТС кг/с; %-,.,Р1.о.. коэффщиенты, расчитываемые по приведенным в литературе 1ши определ емые экспериментально; GOJ - температура газа на входе в установ ку НТС, С; РО - давление в газосборном коллектор i -t/Xjj- номер установки НТС {4. Из формулы (1) ввдно, что при известных значени х коэффициентов, температуры и давлени  расход конденсата  вл етс  нелинейной выпуклой функцией от, расхода газа. Расчеты показали, что эта функци  с достаточной точностью аппроксимируетс  многочленом вида o.ct,,.( где AJ, В;, С-,, DJ - коэффициенты аппрок симации, получаемйе, например. Методом наименьших квадратов по совокупности измеренных значений q ,. Просуммировав выражени  (2), получим общую добычу конденсата C,I.cv.3.(A-,B.,cv,c-,,K) Из уравнени  (3) следует, что величина добычи конденсата зависит от того, как общи отбор газа распределен между установками НТС, производительность которых ограничена неравенствами v 4 Ч, 4 ч ; (4) где fji . f максимально и минимально допустима  производительность установки, НТС, кг/с. Задача состоит в определении такой произв дительности установок НТС с из допустимо области (4), при которой целева  функци  (3) принимает максимальное значение -may.l.(A.,b,,, ) (s) и выполн етс  условие материального баланса (6 где Q -. общий отбор газа из газосборного коллектора, кг/с. Поскольку функции (2) выпуклые, то решение задачи (4) - (6) осуществл етс  по 7 принципу равенства производных от расхода конденсата по расходу газа. Это означает, что бщий отбор газа распредел ют между установками НТС так, чтобы удельные приращени  расхода конденсата на каждой установке НТС бьши равны друг другу, т.е. чтобы ° Именно этот принцип реализуетс  предложенной автоматической системой. Из уравнени : (2) следует, что дл  i -ой установки НТС удельное приращение расхода конденсата равно ,-3B.,cv.j4&) Значение с, как видно из (8), зависит от производительности установки НТС и коэффициентов ее математической модели (2). Дл  определени  значений с,; предназначены датчики 14 удельного приращени  расхода конденсата, на вход которых поступают сигналы , пропорциональные производительности соответствующей установки НТС (от датчика 8 расхода газа) и коэффициентам математической модели той же установки (от идентификатора 13). Эту входную информацию датчик 14 преобразует в соответствии с формулой (8) в выходной сигнал, пропорциональный значению с, . Идентификатор 13 предназначен дл  определени  значений коэффициентов математической модели установки НТС А-,, B-j, С-, ,В, по измеренным в процессе ее эксплуатации значени м расхода газа и конденсата. Использование идентификаторов 13 позвол ет автоматически, практически непрерывно уточн ть коэффициенты математической модели установок НТС, т.е. оперативно следить за изменением их характеристик и учитывать эти изменени  в процессе управлени . Идентификаторы 13 изготавл ютс  на базе выпускаемых микропроцессов . Таким образом, предлагаема  автоматическа  система, обеспечива  поддержайие одинаковых значений удельных приращений расхода конденсата на каждой установке НТС и защиту )«становок от перегрузки, тем самым реализует принцип оптимального распределени  нагрузки по критерию максимума добычи конденсата . Благодар  включению в автоматическую систему идентификаторов достигаетс  слежение за дрейфующими коэффициентами математической модели установок НТС, что обеспечивает

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Автоматическая система для низкотемпературной сепарации газа, включающая установки низкотемпературной сепарации, соединенные трубопроводами со скважинами и с газосборным коллектором, на котором установлены датчик и регулятор давления газа, а на выходах установок низкотемпературной сепарации датчики расхода газа, подключенные к первым входам соответствующих регуляторов расхода газа, связанных с исполнительными механизмами, при этом вторые входы регуляторов расхода газа, подсоединены к выходам соответствующих амплитудных ограничителей, о т дичающая с я тем, что, с целью повышения надежности системы, она снабжена установленными на каждой установке низкотемпературной сепарации датчиком расхода кондеисата, идентификатором, датчиком и регулятором удельного приращения расхода конденсата, при этом выход датчика расхода конденсата подключен¹ через последовательно соединенные

   737617 , 10 * расхода конденсата к первому входу регулятора удельного приращения расхода конденсата, второй вход которого соединен с выходом регулятора давления, а выход регулятора удельного приращения расхода конденсата подключен ко входу амплитудного ограничителя, причем выходы датчика расхода газа подключены соответственно ко вторым входам идентификатора и датчика удельного приращения расхода конденсата.