Способ автоматического регулирования уровня раздела фаз нефть-вода в резервуарах подготовки нефти

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике для автоматического поддерживания в заданном положении по высоте резервуара подготовки нефти зоны распада водонефтяной смеси на нефтепродукт и воду. Цель изобретения - повышение надежности регулирования. Для этого формирование сигнала воздействия на сброс воды осуществляется пропорционально сдвигу относительно распределения температур, регистрируемого на участке, большем ширины эмульсионной -зоны в момент нахождения ее в заданном положении по высоте резервуара, и принимаемого за эталон другого температурного распределения, регистрируемого на том же участке резервуара в следующий момент времени до получения находимого при этом максимального значения функции в заимной корреляции максимума. Причем максимум функции взаимной корреляции определяется по положению медианы найденного распределения коэффициентов взаимной корреляции. 2 ил. Ј

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК,«SU.,1 441 1 (51)5 С 05 П 9/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К А BT0PGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4484018/24 (22) 19.09,88 (46) 23,04.91. Бюл. Р 15 (71) Научно-исследовательский инсти— тут интроскопии Томского политехнического института (72) Б,Н.Епифанцев, В.В.Тарасов и Ю.Г„Казаков (53) 681.128.64(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N - 518633, кл„ С 01 F 23/24, 1976.

Патент Великобритании Ф 2128340, кл. C 01 F 23/24, опублик, 1984. (54) СПОСОБ АВТОИАТИцЕСКОГР РЕГУЛИРОВАНИЯ УРОВНЯ РАЗДЕЛА ФАЗ НЕФТЬ вЂ” ВОДА

В РЕЗЕРВУАРАХ ПОДГОТОВКИ НЕФТИ (57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике для автоматического поддерживания в заданном положении по высоте резервуара ,.подготовки нефти зоны распада водоИзобретение относится к технике автоматического регулирования и может быть использовано для автоматического поддержания в заданном положении по высоте резервуара подготовки нефти границы раздела фаз нефть— вода.

Цель изобретения — повышение надежности регулирования уровня раздела фаз нефть — вода в резервуарах подготовки нефти, На фиг. 1 изображена структурная схема устройства для реализации .предлагаемого способа; на фиг. 2 — кривые распределения температур, заренефтяной смеси на нефтепродукт и воду. Цель изобретения — повышение надежности регулирования. Для этого формирование сигнала воздействия на сброс воды осуществляется пропорционально сдвигу относительно распределения температур, регистрируемого на участке, большем ширины эмульсионной зоны в момент нахождения ее в заданном положении по высоте резервуара, и принимаемого за эталон другого температурного распределения, регистрируемого на том же участке резервуара в следующий момент времени до получения находимого при этом максимального значения функции взаимной корреляции максимума. Причем максимум функции взаимной корреляции определяется по положению медианы найденного распределения коэффициентов взаимной корреляции. 2 ил, гистрированных в области раздела фаз нефть — вода вдоль внешней поверхности резервуара на участке, большем .ширины эмульсионного слоя, в момент нахождения его в заданном положении по высоте резервуара Т и на том же участке через заданный промежуток времени Т< а также граф1ц: функции

- их взаимной корреляции К T э с

На фиг, 1 обозначены часть объема резервуара 1 подготовки нефти, слой нефти 2, слой воды 3, слой водонефтяной эмульсии и регистратор 5 распределения температур, устройство 6 визуализации, регулируемый клапан 7

1644101.сброса воды, коррелометр 8„ управляющее устройство 9 запоминающее устройство 10 и арифметическое устройство 11.

Способ реализуетс я следу)ощим об-. разом, Задают положение границы раздела фаз нефть — во, †.;,а по высоте резергуара 1 подготовки нефти {фиг. 1), поддержание которого н ходе регулирования исключает попадание нефти 2 и воды 3 н соответству)оп)ие спинные трубопроводы, Закачиваемая B резервуар 1 водоцефтяная смесь расслаива1) ется в цеи по г(лотцостц и образует слОИ Iie(r)т)ц 2 и вОды 3, )е;)сд5 кОтс)ры

MII и(::С C I i» To iiC: )(».. 0J )»Ц»! .,! ()й ВОДО

I цед):1 яi!.Ои э)чу)) ьс11-;;:.

2 г" пО выс Отс (.. : » ь" .)!.,, (11 с )р, )0 с От—

СТОЯ В! )С»й !;i ВО :,Ь )!, (! к!)::!1 ТПУОО)! ПОВОД обе .(е !(-:;!!)!.. :.o.::.с"!.)е>;:));р: !)0«сс(:;ci! c(I ей проц".::-. с:-::, "Оп О !)1(.:: . е .,с! с»«еHiie гран )цы ра-, H (r;.з {1)ода ;)у..ьсиоццой за:;ы) -. ;,1» о ца р=:1)))!»":(ра;стояциях и!" и"Д )" сли)з выл"))1 p )! б О про вОда ми

НЕФТИ . 0(Ь! ВО Биео !C .)ЕЗ::РВУаРЕ.

Зат-"и т риводят 1раццт» -)аз>:тет)а фаз He()1«I» — вода,» за;.(а )цое цо 10жание по выс,:т-е р -.!;-.»1»óàð;:(i » >Iëe .)того ца основе зам=ра. состава среды -,)-а 3GданнО)! пол ))(еi!lll! Гра .:Iпы !)а(зп!с ла фаз

35 цеп)ть вода цац131п1(p,,;:!0Ñ1)Р (- твом опускаемой н рe3E1)rióe)) 1 нодочувствительцс)й ) Опты .)Iи(0 c)! бр)) а и (1цализ B пробы среды ца зад«И цо) : "!)!0(;цс ))0- )0 средством цробо)0 сбор:п)кс:;: „либо путем отслеживания ))о« О>! (: 1(я цс гысоте резервуара 1 температурно-0 1)ерепада ииеюп)егс место а грсип(це раздеУ ла фаз изменяют веп)и I!! Ió оттока воды в трубопровод ее сброса,ro тех пор, по ;a ц,: =- ада))ц();:! у;!oH)-;," це б-удет зафиксиров но изме;Iel(: с соццец! рации

» среды от слоя нефти 2 к слов воды О, Рри этом в процессе Осущес пвлецця спОсо бя )О бинаlотся с,)ответc l ÂIIH пОлОженин центра зоны;.!Оцoтов !oго из.!ецения температур н визуализированцой кривой - ooòâeòñòâ>-юшего центру слоя. нодонефтяной эмульсии 4 по высоте ре55 зервуара 1, заданному поло)ке!II)) границы раздела фаз регулированием клапана 7 сброса воды„ Распределение температур вдоль внешней понерхносДалее в процессе реализации способа выдеияют участок в области заданной грациць) раздела фаз нефть водя, болi.øè)I пгир1шы слоя водонефтяной эмульсии 4, Быделяемь)й участок должен быть бол)п)е водоэмульсионного слоя как иицииуи ца расстояние допустимого смешения его относительно заданного положения н процессе регулирования. Затем регистрируют распределение температур ця выделенном участке в точках ) внешней поверхности резе))нуара с шагом Ьо, определяемым требуемой точностью регулироваш«я, запоминсцот зарегистрированное распределе))ие в качестве эталонного

Т ()) (фпг. 2 )„ вновь регистрируют

Э

-распределение темп)ератур на том же участке резервуара Т () ) через заЛ данный промежуток времени и, определяемый из выражения

/ 4 вК

Ь

У где r — радиус резервуара подготовки нефти:

1! о расстояние между соседними точками регистрации темпера1

Тур ю

cp(.-ццяя скорость поступления води в резервуар в составе водоцефтяной смеси; допустимое число отсчетов рассогласования, соответстти резервуара., граничащей со слоем водонефтяной эмульсии 4, носит монотонно изменяющийся характер, отображающий изменение концентрации среды от слоя нефти 2 к слою воды 3. Если центр зоны монотонного изменения температур располагается ниже заданного поло>кения границы раздела фаз, то, воздействуя вручную на дополнительньп( механизм регулируемого клапана 7 сброса. воды, добиваются увеличения ее оттс)ка из резервуара,.что за счет притока водонефтяной смеси в резервуар 1 со скважин эксплуатируемых месторождений способствует перемещению границы раздела фа"-„ вверх по высоте резервуара в "-аданное положение, Если центр зоны мс)цотоцного изменения температур распоцагас--.ся вьппе заданного положения I"ðe)IÀ.,I!) раздс.(а фаз, то воздействием ца регулируе)пп) клапан 7 с.броса воды добива)отся увеличения оттока поды из резервуара, 1644101

5 вующее требуемой точности регулирования.

Величина Ь;К равна расстоянию, на которое должен быть больше эмульси5 онного слоя 4 выделенный участок по высоте резервуара вниз от положения раздела слоев 3 и 4 и вверх от положения раздела слоев 2 и 4, Для достижения более высокой точности регулирования период между регистрациями температур (. и расстояние между соседними точками регистрации температур h необходимо уменьО шить „ 15 !

Для регистрации распределений температур T (i) и Т (i) регистратор

5 распределейия температур подключают к коррелометру 8. Управляющее устройство 9 коррелометра 8 может представлять собой времяимпульсное устройство, которое для регистрации распределения Т (1)вырабатывает серию из 1 импульсов на регистратор 25

5 распределения температур 5 (1 число датчиков), обеспечивая последовательный опрос его датчиков, Синхронно с опросом датчиков регистратора 5 получаемая с них информация о распределении температур Т (i) для запоминания ее в качестве эталонной записывается в запоминающее устройство 10 коррелометра 8. Далее через заданный промежуток времени ь управН ляющее устройство 9 снова вырабатывает серию из 1 импульсов опроса датчиков регистратора 5 распределения температур, синхронно записывая получаемую с них информацию в другую об40 ласть памяти запоминающего устройства 10. Этим обеспечивается регистрация распределения температур Т (1).

Далее находят взаимную корреляционную функцию температурных распределений Т (i) и Т (i) в соответст4 5 вии с выражением ((„(()1)= ) + (7> (i)™,7 (T< (i+I)))8

r де 1 — число точек, в которых производится регистрация распределения температур регист ратором 5; 55

Т (i) — эталонное распределение темI ператур;

Т (i) — вновь регистрируемое распреС деление температур;! 1. — интервал сдвига (1=0, +1, +2 ... К); !

m = — Т (i) - математическое ожиT,=1 Э

1I дание эталонного распределе нияs

m = — > Т (i) — математическое ожи1

Тс 1. С I дание вновь регистрируемого распределения температур.

Вычисление взаимно-корреляционной функции осущ(ествляется в арийметическом устройстве 11 коррелометра 8 в соответствии с алгоритмом, задаваемым формулой (1). Управляющее устройство 9 стробирует выдачу информации из соответствующих ячеек памяти запоминающего устройства 10 в арифметическое устройство 11 в последовательности, задаваемой алгоритмом вычисления, и запоминание промежуточных результатов.

Например, при вычислении значений

mT (m T ) производятся последовательт ный опрос и выдача информации из ячеек области памяти запоминающегo устройства 10 в арифметическое устройство 11, где сигналы суммируются, а значение mT (mT ) записывается как

C результат г(ромежуточных вычислений, Для вычисления К > Т (Д1) при Q 1=0 э. с

У

1,2, „.,К опрос области памяти запоминающего устройства 10 начинается соответственно с ячейки 1,2,,1, а вычисленные значения К1-,т-(0),КТ- Т (1),... э с Т записываются соответственно в );амять запоминающего устройства 10. Таким образом, номер соответствующей ячейки памяти запоминающего устройства

10, в которой находится максимальное значение КТ, соответствует сдвигу

Т,„

Д1», при котором достигается ь(аксимум функции взаимной корреляции, Определение номера указанной ячейки осуществляется путем последовательного опроса управляющим устройством

9 и сравнения по величине в арифметическом устройстве 10 записанной в них информации. Номер ячейки j, в котоРой выполнЯетсЯ Условие Кт Т ), ( з с т т ) т Т co()тветствуe двитэ е1 ТАТ, j <

ry !! 1)(. Если данное условие не наблюдается ни в одной из ячеек, это означает, что .смещение водоэмульсиоННого слоя (зоны монотонного изменения температур) произошло в промежутке времени между регистрациями

1644101 распределений Т и Тс в другую сторону.Сдвиг Ь1 характеризует число шаА гов 5,1, на которое необходимо сдвинуть функцию Т с(-), чтобы достичь максимального значения функции

К-г Т (о1). Максимальное значение функЭ С ции взаимной корреляции имеет место при сдвиге g 1, когда вновь регистрируемое распределение температур 10

Тс(О, зона монотонного изменения температур в котором характеризует положение по высоте резервуара слоя водонефтяной эмульсии 4 в момент регистрации, в процессе сдвигов 1 при 15 нахождении функции К (61) накладытзтс вается на эталонное распределение

T>(i), зона монотонного изменения температур в котором характеризует попожение слоя эмульсии 4 нри его нахождении на заданном уровне по высоте резервуара, т.е. когда имеет место максимальная зависимость значений температур в каждой из точек распределений Т (i) и Т (), При этом 25 ,сдвиг 1 характеризует число отсчетов (точек измерения температуры по высоте резервуара), на которое смещается слой водонефтяной эмульсии 4 относительно заданного положения за З0 период времени с между регистрациями л распределения Т (1) и Т (i) вследствие изменения соотношенйя воды и нефти в поступающей в резервуар водонефтяной смеси. Величина g 1 h равна расстоянию, на которое произошло смещение. При этом в зависимости от того, при каком направлении смещения распределения Т (i) бып достигнут максимум функции Кт т (61), сигнал на регу- 4 лируемый клапай 7 сброса воды выдается со знаком, вызывающим соответственно при смещении слоя эмульсии 4 вниз от заданного положения пропорциональное 1 уменьшение оттока жид- 45 кости из резервуара 1 и при смещении вверх от заданного положения пропорциональное 1ь его увеличение. Управляющее устройство 9 выдает команду на стирание распределения Т (1) из первой области памяти запоминающего устройства 10 и обеспечивает перезапись распределения Т (i) при сдвиге 1». В результате за эталон для следующего цикла регулирования принима55 ют повторно регистрируемое через заданный промежуток времени распределение температур при сдвиге, соответствующем максимальному значению функции взаимной корреляции.

Следующий цикл регулирования начинается регистрацией и записью во вторую область запоминающего устроиства

10 температурного распределения T (i).

Для обеспечения плавного уменьшения сигнала регулирования по мере возвращения границы раздела фаз нефть— вода в заданное положение промежутки времени между регистрациями температур уменьшают.

Формула и з о б р е т е н и я

Способ автоматического регулирова.— ния уровня раздела фаз нефть — вода в резервуарах подготовки нефти, при котором регистрируют температуру не менее чем в двух точках по высоте резервуара на границе и в зоне одной из фаз и формируют сигнал воздействия на сброс воды, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения надежности регулирования, задают положение границы раздела фаз по высоте резервуара, исключающее попадание воды и нефти в соответствующие сливные трубопроводы, приводят границу раздела фаз в заданное положение, выделяют участок в области заданной границы, больший ширины эмульсионного слоя, регистрируют распределение температуры на выделенном участке вдоль внешней поверхности резервуара с шагом, определяемым требуемой точностью регулирования, запоминают зарегистрированное распределение в качестве эталонного, вновь регистрируют распределение температур на том же участке резервуара через заданный промежуток временИ, находят взаимную корреляционную функцию этого температурного распределения с эталонным, определяют сдвиг этого температурного распределения относительно эталонного распределения, при котором достигается максимум функции взаимной корреляции, формируют сигнал воздействия на сброс воды пропорционально этому сдвигу„ причем за эталон для следующего цикла регулирования принимают повторно регистрируемое через заданный промежуток времени распределение температур при сдвиге, соответствующем максимальному значению функции взаимной корреляции, 1644101

12 3 Ф5 6783911120Й6ЮР1819И2!ЖОГМ5 27 B З1 Р

Й28ЗОЛ

-йЯОЯ-7-644Я-3 01 Z 3 4 5 Þ 78 910ЛТ13М

Фиг.г

Сос-авитель В.Пилишкин

РедактоР О.ЮРковецкаЯ ТехРед Л.Сердюкова Корректор Н.Ревская

Заказ 1240 Тираж 470 Подписное

ВНИИПЯ Государстве. ного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

1!3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101