Способ определения коэффициента теплопередачи газа в газосборном шлейфе в окружающую среду в автоматизированных системах управления технологическими процессами установок комплексной подготовки газа газоконденсатных месторождений крайнего севера



Способ определения коэффициента теплопередачи газа в газосборном шлейфе в окружающую среду в автоматизированных системах управления технологическими процессами установок комплексной подготовки газа газоконденсатных месторождений крайнего севера

 


Владельцы патента RU 2474753:

Общество с ограниченной ответственностью "Газпром добыча Ямбург" (RU)

Способ предназначен для своевременного устранения потенциальных аварийных и других нештатных ситуаций. Способ осуществляют следующим образом. Измеряют средствами телеметрии температуру газа в начале шлейфа - tH и объемный расход газа куста в нормальных условиях - Q, а температуру окружающей среды - t0 и фактическую температуру газа tФ в конце шлейфа измеряют посредством автоматизированных систем управления технологическими процессами. Измеренные значения tH, t0, Q, tФ используют для определения значения коэффициента теплопередачи в окружающую среду КФ, которое сравнивают с максимально допустимым его значением А, и если будет выявлено соотношение КФ>А, то устанавливают факт нарушения нормального режима работы скважин и шлейфа. Технический результат - повышение точности определения коэффициента теплопередачи газа в окружающую среду и контроль его динамики в реальном масштабе времени. 1 ил.

 

Изобретение относится к области добычи природного газа, в частности к определению коэффициента теплопередачи газа в газосборном шлейфе в окружающую среду в автоматизированных системах управления технологическими процессами (АСУ ТП) установок комплексной подготовки газа (УКПГ) газоконденсатных месторождений Крайнего Севера.

Известен способ определения коэффициента теплопередачи газа в окружающую среду в газосборных шлейфах, который заключается в том, что коэффициент теплопередачи газа в окружающую среду определяют с учетом местных условий укладки газопровода и эксплуатационных данных. (Справочник по проектированию магистральных трубопроводов. / Под ред. А.К.Дерцекяна. Л.: Недра, 1977. 519 с.).

Существенным недостатком известного способа является то, что теплопередача от газа к стенке трубы и в металле трубы не учитывается.

В известном способе при подземной укладке газопровода коэффициент теплопередачи от газа в грунт определяют в зависимости от теплопроводности грунтов, которая зависит от объемной влажности грунтов в зоне укладки газопровода. Если известны эти данные, то графическим путем вручную, определяют коэффициент теплопроводности грунта, после чего с учетом этого коэффициента и глубины заложения газопровода графическим путем определяют коэффициент теплопередачи газа в окружающую среду. Учитывая неопределенность всех этих условий, способ позволяет сделать лишь грубую оценку коэффициента теплопередачи газа в окружающую среду в первом приближении.

При надземной укладке газопровода на опорах по известному способу коэффициент теплопередачи от газа в окружающую среду определяют аналитическим путем по формуле:

где D - наружный диаметр газопровода, мм;

ωв - скорость ветра в расчетный период в районе прохождения трассы газопровода, м/сек, которую можно определить, например, по «Справочнику по климату СССР»;

Ts -средняя по длине участка газопровода температура окружающей среды, К.

Существенным недостатком указанного способа является крайняя низкая точность определения значения коэффициента теплопередачи в окружающую среду и низкая оперативность.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ определения коэффициента теплопередачи в окружающую среду в газосборных шлейфах, который заключается в том, что коэффициент теплопередачи газа в окружающую среду определяют с учетом местных условий укладки газопровода и эксплуатационных данных. (См. Кривошеин Б.Л. Теплофизические расчеты газопроводов. - М.: Недра, 1982. 168 с.).

Существенным недостатком указанного способа является то, что фактические значения коэффициентов теплопередачи, определенные по эксплуатационным данным, как показывают натурные измерения, не совпадают с расчетными значениями. Это связано с тем, что теплофизические свойства грунтов вблизи трубы, учитываемые при расчете их свойств, отличаются от их показателей в естественных условиях.

Низкая оперативность определения значения коэффициента теплопередачи в окружающую среду, связанная с тем, что для определения указанного коэффициента осуществляют сбор необходимой информации в определенный период эксплуатации последующей обработкой, что требует достаточно длительного времени.

В результате использование указанного способа для определения коэффициента теплопередачи в окружающую среду весьма ограничено.

Задачей заявляемого технического решения является устранение указанных недостатков, повышение точности определения коэффициента теплопередачи газа в окружающую среду и контроль его динамики в реальном масштабе времени.

Поставленная задача решается и технический результат достигается за счет того, что способ определения коэффициента теплопередачи в окружающую среду газа в газосборном шлейфе включает учет условий укладки газопровода и эксплуатационные данные, при этом производят непрерывное или с заданном шагом квантования измерение базовых параметров работы скважины или куста газовых скважин, используя телеметрию, в том числе температуры газа в начале шлейфа - tн, объемного расхода газа куста в нормальных условиях - Q, а фактическую температуры газа tф в конце шлейфа (на входе установок комплексной подготовки газа) и температуру окружающей среды - t0 измеряют посредством технических средств АСУ ТП и, используя измеренные значения tн, t0, Q, tф, определяют значение коэффициента теплопередачи в окружающую среду Кф из соотношения

после чего вычисленное значение КФ сравнивают с максимально допустимым его значением А, и если будет выявлено соотношение КФ>А, то устанавливают факт - нормальный режим работы скважин и шлейфа нарушен, т.к. в шлейфе кроме газа присутствует выше допустимой нормы иной фактор (газовый гидрат, пластовая вода, механические примеси), и принимают соответствующие превентивные меры по устранению потенциальных аварийных и других нештатных ситуаций в работе газопромыслового шлейфа, при этом в соотношении для расчета коэффициента теплопередачи в окружающую среду КФ используют следующие параметры:

D - диаметр газопровода;

ρ - плотность газа;

ср - теплоемкость газа при постоянном давлении;

l - длина газопровода;

Δt - поправка, учитывающая влияние скорости и направления ветра, занесение шлейфа снегом и качество изоляции шлейфа, вводимая оператором индивидуально для каждого шлейфа.

Способ реализуют следующим образом.

Используя телеметрию, производят непрерывное или с заданном шагом квантования измерение базовых параметров работы скважины или куста газовых скважин. В том числе, измеряют температуру газа в начале шлейфа - tн и объемный расход газа куста в нормальных условиях - Q, температуру окружающей среды - t0 и фактическую температуру газа tФ в конце шлейфа (на входе УКПГ) измеряют посредством АСУ ТП. Измеренные значения tн, t0, Q, tф используют для определения значения коэффициента теплопередачи в окружающую среду КФ из следующего соотношения:

где D - диаметр газопровода;

ρ - плотность газа;

ср - теплоемкость газа при постоянном давлении;

l - длина газопровода;

Δt - поправка, учитывающая влияние скорости и направления ветра, занесение шлейфа снегом и качество изоляции шлейфа.

Опыт эксплуатации внутрипромысловых газосборных шлейфов на газоконденсатных месторождениях Крайнего Севера показал, что величина Δt составляет от 1°С до 10°С. Меньшее значение величины поправки, не больше 5°С, принимается в летний период, когда отсутствует занесение шлейфа снегом и хорошее состояние изоляции. Величина поправки более 5°С используется в зимний период и при изношенной изоляции шлейфа. Значение Δt вводится в базу данных АСУ ТП УКПГ оператором для каждого шлейфа с учетом факторов, влияющих на этот параметр.

Значение КФ определяют из соотношения (1) стандартными методами, например, методом итераций. Получаемые значения КФ строят в виде графика временной функции (см. фиг.).

Таким образом, определение коэффициента теплопередачи в окружающую среду в реальном масштабе времени позволяет в оперативном режиме диагностировать состояние шлейфа (шлейфов). Заранее известно, что при нормальном режиме работы куста (кустов), в том числе шлейфа, значения коэффициента теплопередачи в окружающую среду не должны перевешать определенную границу (линия А, см. фиг.). Если в ходе эксплуатации газосборного шлейфа выяснится, что коэффициент теплопередачи в окружающую среду пересек указанную границу, можно твердо констатировать, что нормальный режим работы скважин и шлейфа нарушены, т.к. в шлейфе кроме газа присутствует выше допустимой нормы иной фактор (газовый гидрат, пластовая вода, механические примеси). Благодаря этому в оперативном режиме появляется возможность оценить режим работы куста и шлейфа, своевременно принимать меры по устранению аварийных и других нештатных ситуаций в работе газопромыслового шлейфа.

Заявляемое изобретение отработано и реализовано на газовых промыслах ООО «Газпром добыча Ямбург».

Применение данного способа позволяет увеличить достоверность информации, поступающей в АСУ ТП, оперативно выявлять потенциальную возможность отказа газосборного шлейфа, и тем самым повысить эффективность принимаемых управленческих решений и улучшить условия работы обслуживающего персонала на УКПГ, а также снизить численность персонала, занятого обслуживанием промысла.

Способ определения коэффициента теплопередачи в окружающую среду газа в газосборном шлейфе, включающий учет условий укладки газопровода и эксплуатационные данные, отличающийся тем, что производят непрерывное или с заданном шагом квантования измерение базовых параметров работы скважины или куста газовых скважин, используя телеметрию, в том числе температуры газа в начале шлейфа - tн, объемного расхода газа куста в нормальных условиях - Q, а фактическую температуру газа tф в конце шлейфа (на входе установок комплексной подготовки газа) и температуру окружающей среды - t0 измеряют посредством технических средств автоматизированных систем управления технологическими процессами, и, используя измеренные значения tн, t0, Q, tф, определяют значение коэффициента теплопередачи в окружающую среду Кф из соотношения
после чего вычисленное значение Кф сравнивают с максимально допустимым его значением А, и если будет выявлено соотношение Кф>А, то устанавливают факт - нормальный режим работы скважин и шлейфа нарушен, т.к. в шлейфе кроме газа присутствует выше допустимой нормы иной фактор (газовый гидрат, пластовая вода, механические примеси), и принимают соответствующие превентивные меры по устранению потенциальных аварийных и других нештатных ситуаций в работе газопромыслового шлейфа, при этом в соотношении для расчета коэффициента теплопередачи в окружающую среду Кф используют следующие параметры:
D - диаметр газопровода;
ρ - плотность газа;
ср - теплоемкость газа при постоянном давлении;
l - длина газопровода;
Δt - поправка, учитывающая влияние скорости и направления ветра, занесение шлейфа снегом и качество изоляции шлейфа, вводимая оператором индивидуально для каждого шлейфа.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехнического оборудования и используется в электрических аппаратах, трансформаторах и других устройствах высокого напряжения.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для вибрационного контроля, защиты и диагностики технологического оборудования. .

Изобретение относится к стационарным системам мониторинга исправности морского трубопровода газоконденсата. .

Изобретение относится к трубопроводной гидравлике и может быть преимущественно использовано для определения коэффициента расхода жидкости при аварийном разрыве стенки трубопровода, транспортирующего сжиженные углеводородные газы.

Изобретение относится к трубопроводному транспорту и может быть использовано в системах определения места утечки нефтепродуктов в нефтепродуктопроводах, а также определения мест течи и разгерметизации в труднодоступных местах нефтепродуктопроводов.

Изобретение относится к трубопроводному транспорту и может быть использовано для испытаний герметичности шаровых кранов запорно-регулирующей арматуры магистральных газопроводов в трассовых условиях.

Изобретение относится к линейным сооружениям подземных трубопроводов, а именно к способам получения водонепроницаемой изоляции смотровых колодцев. .

Изобретение относится к области трубопроводного транспорта и предназначено для диагностики трубопроводов. .

Изобретение относится к области трубопроводного транспорта и предназначено для диагностики трубопроводов. .

Изобретение относится к трубопроводному транспорту и может быть использовано при испытании затворов запорных арматур нефтепроводов на герметичность. .

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности и может быть использовано для дистанционного контроля газо- и нефтепроводов, проходящих по оползневым участкам трассы

Изобретение относится к дистанционному контролю технического состояния теплотрассы и может быть использовано при создании систем автоматизации теплоснабжения

Изобретение относится к области гидравлики и предназначено для контроля технических характеристик магистральных трубопроводов, проложенных как на суше, так и в водной среде

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для дистанционного контроля состояния магистральных газопроводов и хранилищ с помощью диагностической аппаратуры, установленной на носитель - дистанционно-пилотируемый летательный аппарат (ДПЛА)

Изобретение относится к технике контроля трубопроводных систем и может быть использовано для обнаружения мест порывов в трубопроводе

Изобретение относится к транспортным устройствам, автономно работающим внутри строящихся магистральных трубопроводов, и служит для перемещения внутри трубопровода оборудования для контроля качества сварных соединений, например, рентгенографического аппарата

Изобретение относится к устройствам обнаружения течи в подземных трубопроводах тепловых сетей

Изобретение относится к магистральным трубопроводным системам транспорта газа, а более конкретно, к непрерывному контролю за обеспечением взрывопожаробезопасности при производстве ремонтных (огневых) работ на отключенном и выведенном в ремонт со стравливанием газа подземном или надземном участке действующего объекта магистрального трубопровода

Изобретение относится к технике контроля трубопроводных систем и может быть использовано для обнаружения мест порывов в трубопроводах
Наверх