Комплексная автоматизированная система распределения и дозирования ингибитора гидратообразования

Изобретение относится к газодобывающим отраслям и предназначается для управления расходом подаваемого ингибитора в потоки природного газа для предупреждения в них процесса гидратообразования. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей системы управления потоками ингибитора, подаваемого по независимым управляемым каналам к каждой точке. Система содержит насосный агрегат с электроприводом, напорный коллектор, трубопроводы отбора ингибитора из коллектора, независимые контуры стабилизации давления, один из которых образуется датчиком давления в напорном коллекторе, выход которого соединен с автоматическим регулятором частотного преобразователя, а выход последнего соединен с электроприводом насосного агрегата. Второй контур стабилизации давления образует блок регуляторов давления прямого действия, включенный в группу отборных устройств между напорным коллектором и исполнительными устройствами. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к газодобывающим отраслям и предназначается для управления расходом подаваемого ингибитора в потоки природного газа для предупреждения в них процесса гидратообразования.

Задача регулирования подачи ингибиторов для газодобывающей отрасли стала особенно актуальной в настоящее время, когда наступило время эксплуатации «старых» газоконденсатных месторождений, таких как Уренгойское, Ямбургское, которые выработали свой потенциал на 60-70 процентов. Газовые скважины этих месторождений более, чем на вновь разрабатываемых, подвержены обводнению призабойной зоны, выносу влаги в газосборную сеть.

При этом происходит понижение температуры газа, что приводит к образованию гидратов в скважинах, в газосборной сети промысла, шлейфах и технологических аппаратах.

Газогидратный режим при эксплуатации месторождений является одним из самых негативных явлений, обуславливающим аварийные ситуации на газопроводах, скважинах. Это, в свою очередь, требует использования различных мер по предупреждению процесса гидратообразования, одной из которых является ввод ингибитора в газовые потоки.

Процесс ингибирования заключается в подаче по специальной трубопроводной сети ингибитора в защищаемые участки газопроводов, который может производиться различными способами.

Для ввода метанола (наиболее распространенный ингибитор) в поток газа используют либо специальные метанольные емкости (метанольницы), либо дозировочные насосы.

Метанольницу устанавливают несколько выше точки ввода ингибитора и сообщают ее как по низу, так и по верху с газовым потоком так, что метанол самотеком может поступать в газовую линию. Расход метанола при этом регулируют вручную при помощи игольчатого вентиля или автоматически, по сигналу от электроконтактного манометра, измеряющего давление газа в трубопроводе. Недостатком данного способа является частое периодическое обслуживание и пополнение метанольной емкости, что весьма проблематично в условиях северных месторождений, особенно в зимний период года.

При использовании дозировочных насосов метанол в каждую точку подают своим насосом (индивидуальное дозирование). Регулирование расхода при этом осуществляется вручную, изменением производительности дозировочных насосов.

Дозированная подача насосами в каждую точку осуществляется при использовании насосов НД отечественного производства, либо при использовании многоточечных дозаторов с общим электроприводом, например, дозирующих многоточечных агрегатов фирмы «Бран & Люббе».

Недостатком способа является высокая стоимость оборудования для дозирования, а также то, что индивидуальное дозирование требует значительных трудозатрат по обслуживанию парка насосного оборудования, поскольку количество точек ввода в одной газосборной сети составляет величину порядка 100, а с другой стороны - сложное и дорогостоящее оборудование. Все эти факторы предопределили ограниченность применения способа.

Способы централизованной подачи ингибитора от электронасосного агрегата большой производительности, перекрывающей суммарную подачу по всем точкам ввода, в общий коллектор с последующим распределением из него получил наиболее широкое распространение на отечественных промыслах.

Известно, например, устройство управления подачей ингибитора гидратообразования в газопроводы по а.с. №1393901, которое содержит систему сбора природного газа от скважин к установке комплексной подготовки газа (УКПГ) по газопроводам. Система содержит также централизованный пункт подачи ингибитора гидратообразования, например метанола, который обеспечивает подвод его от насосного блока через коллектор к точкам ввода в газопровод. На каждой линии подачи ингибитора к точке ввода установлены электроуправляемые двухпозиционные клапаны, соединенные с управляющим устройством. Недостатком рассмотренной системы (прототипа) является то, что при распределении потока по многоканальным устройствам с независимыми каналами регулируемой подачи по каждому каналу, излишки нагнетаемой насосом жидкости требуется сбрасывать на приемную емкость, что энергетически нецелесообразно, поскольку предполагает постоянную работу насосного агрегата большой производительности на полную мощность.

Целью предлагаемого изобретения является устранение этого недостатка, а техническим результатом - расширение функциональных возможностей системы управления потоками ингибитора, подаваемого по независимым управляемым каналам к каждой точке.

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемой системе функционально объединены технические средства, обеспечивающие централизованное нагнетание ингибитора к исполнительным устройствам, и технические средства, обеспечивающие заданный режим нагнетания по избыточному рабочему давлению в системе подачи и распределения ингибитора.

На чертеже представлена схема предлагаемой системы, которая содержит:

- один или несколько насосных агрегатов (поз.1) с электроприводами (поз.2), осуществляющих подачу ингибитора в общий коллектор (поз.3);

- аккумулятор давления (поз.4), установленный на нагнетательной линии насосов для сглаживания пульсаций при работе агрегатов на общий коллектор;

- датчик избыточного давления (поз.5) на общем коллекторе (поз.3), выходной сигнал которого подается на ПИД-регулятор преобразователя частоты (поз.6), осуществляющего регулирование частоты вращения электропривода (поз.5);

- регулятор давления прямого действия типа «до себя» (поз.7), вход которого соединен с нагнетательной линией высокого давления, а выход - со сбросной линией низкого давления;

- регулятор давления прямого действия типа «после себя» (поз.8), включенный между общим коллектором (поз.3) и исполнительными устройствами (поз.9) подачи ингибитора на технологическое оборудование (поз.10) и обеспечивающий допустимый перепад давлений на группу дозирующих клапанов подачи ингибитора в технологические аппараты, давление в которых значительно ниже общего давления подачи;

- управляемые исполнительные устройства блоков ввода ингибитора (поз.11), установленные на входах индивидуальных метанолопроводов (поз.12), подающих метанол на газовые скважины (поз.13);

- неуправляемые блоки распределения ингибитора между скважинами куста (поз.14), подключенные к выходам метанолопроводов (поз.12);

- управляющее устройство (поз.15), осуществляющее управление исполнительными клапанами К₁…К_n (поз.9, 11). Клапаны К₁…К_n обеспечивают дозирование ингибитора в защищаемые точки, а управление клапанами осуществляется блоком управления вводом ингибитора по заданной программе времяимпульсным способом, при котором клапан, имеющий ограничивающий дроссель, открывается на заданное время.

Клапаны К_2.1…К_2.n обеспечивают дозирование ингибитора на кусты скважин или индивидуально на скважину. Клапаны также управляются блоком управления вводом ингибитора (поз.15). Распределение потока ингибитора между скважинами куста, не имеющего внешнего энергообеспечения и дистанционного управления, осуществляется посредством исполнительных устройств (поз.13), настраиваемых на заданную величину расхода для каждой скважины вручную и автоматически обеспечивающих заданное соотношение расходов при изменении давления в общем трубопроводе.

Система работает следующим образом.

Ингибитор из приемной емкости подается электронасосным агрегатом в общий коллектор, давление в котором стабилизируется автоматическим контуром регулирования «датчик давления - частотный преобразователь - электропривод насоса» с использованием встроенного ПИД-регулятора в частотном преобразователе. Давление в коллекторе поддерживается на уровне заданного Р_зад за счет автоматического регулирования частоты вращения приводов насосных агрегатов.

С целью защиты оборудования и трубопроводов в переходных режимах регулирования давления в системе подачи, на коллекторе нагнетания установлен регулятор давления прямого действия, обладающий большим быстродействием и обеспечивающий сброс жидкости из коллектора на входную линию насосов в момент перерегулирования.

Стабилизированное давление в системе нагнетания ингибитора распределяется по точкам ввода. Точность заданного расхода по каждой точке обеспечивается регулятором расхода прямого действия, установленного на отборной линии между коллектором нагнетания и исполнительными клапанами. Регулятор давления обеспечивает поддержание требуемого перепада давления на исполнительных устройствах (клапанах).

Настройка регулятора (поз.8) обеспечивает задание необходимого давления P₁ в широком диапазоне, что придает системе универсальность при использовании на различных по технологическому режиму объектах газодобычи.

Если давление в точках ввода Р₂ выше, чем давление Р₁, то ввод ингибитора производится непосредственно из общего коллектора со стабилизированным давлением Р.

Совокупность предлагаемых устройств и их взаимосвязь позволяют обеспечивать подачу ингибитора и оперативно управлять ее величиной в каждой точке или группе точек при минимальных затратах энергоресурсов и ресурсов насосного оборудования.

1. Комплексная автоматизированная система распределения и дозирования ингибитора гидратообразования, содержащая насосный агрегат с электроприводом, напорный коллектор, трубопроводы отбора ингибитора из коллектора, отличающаяся тем, что она содержит независимые контуры стабилизации давления, один из которых образуется датчиком давления в напорном коллекторе, выход которого соединен с автоматическим регулятором частотного преобразователя, а выход последнего соединен с электроприводом насосного агрегата, второй контур стабилизации давления образует блок регуляторов давления прямого действия, включенный в группу отборных устройств между напорным коллектором и исполнительными устройствами.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что содержит регулятор давления «после себя», образующий совместно с исполнительными устройствами одну управляемую группу устройств, обеспечивающих подачу ингибитора в защищаемые точки технологического оборудования по заданному алгоритму и программе.

3. Система по п.1, отличающаяся тем, что содержит группу исполнительных устройств, обеспечивающих прямую управляемую программную подачу ингибитора на кусты скважин от общего коллектора.

4. Система по п.1, отличающаяся тем, что содержит на каждом трубопроводе подачи ингибитора на куст регулируемые устройства, обеспечивающие распределение потока ингибитора между скважинами куста в соответствии с индивидуальной настройкой для каждой скважины и автоматически поддерживающие заданное соотношение перепадов давлений.