Устройство для автоматического регулирования производительности кустов газовых скважин

 

, :.":. = т.,": t% -ТРХ1т Kr. Е,:.. ( г з

,QЛ ИСА + -. ИЗОSРРТЕН ИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕДЬСТВЪ 601393

Союз Советсаа

Социалистических

Реслублнк! ! !

7 ! ! (51) V..Кл. - Е 21 В 43,00

1 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 16.02.76 (21) 2323705/22-03 с присоединением заявки— (23) Приоритет—

Государственный комитет

Совета Министров СССР но делам изобретений н открытий (43) Оп ;блнкова;to С::.." ".78. Г;о.—, c-, -„.",е,3 (45) Дата oнтблн;;з;:.,:: :;. c;.:;cc ля 14.03.78

i 53) УДК 622.276.2 (088.8) (72) Автор изобретения

В. Ф. Тараненко

Специальное проектно-конструкторское бюро

«Бромавтоматика» (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО

РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ КУСТОВ

ГАЗОВЫХ СКВАЖИ Н

Изобретение относится к технике автоматического управления и регулирования производительности газовых скважин, в частности скважин с кустовым расположением.

Известны устройства для автоматического регулирования производительности газовых скважин, состоящие |из ряда автоматических регуляторов давления, подключенных к газосборному коллектору, исполнительных механизмов, установленных на шлейфах газовых скважин и соединенных с,выходами автоматических регуляторов давления (1, 2).

При изменении отбора газа с промысла или притока газа в газосборный коллектор (например, при отключении скважин) давление в коллекторе отклоняется от заранее заданного значения.

Автоматические регуляторы воспринимают это изменение давления и воздействуют на свои исполнительные механизмы, устанавливая такую производительность скважин, при которой давление в газосборном коллекторе становится равным заданному значению. Но неизбежны случаи, когда при увеличении отбора газа с промысла, аварийном или плановом отключении скважин, автоматические регуляторы, работающих скважин увеличивают их производительность до недопустимых значений. Перегрузка газовых скважин приводит к нарушению правил эксплуатации недр, преждевременному обводнению скважин или разрушению призабойной зоны, что в итоге требует дополнительных затрат на ремонт скважин или приводит к последующему уменьшению их производительности.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство, которое содержит установленные на каждом шлейфе куста датчик и регулятор давления, датчик и регулятор расхода газа, связанный с исполнительным механизмом, основной блок ограничения сигнала н установленный на газосборном коллекторе центральный регулятор давления газа (3).

15 Однако при изменении отбора газа с промысла или прито àгаза,,в газосоорный коллектор давление в последнем отклоняется от заданного значения. Это отклонение воспринимается центральным регулятором давления, который через основной блок ограничения сигнала изменяет заданное значение регулятору расхода. Регулятор расхода воздействует на исполнительный механизм до тех пор, пока производительность куста скважин не достигает заданного значения, при этом блок ограничения сигнала настраивается так, что сигнал от центрального регулятора давления проходит через него к регуляторам расхода без изменений в том случае, когда величина этого сигнала не превышает зна-:ения, соот6Î1393 ветствующего м аксимально допустимой производительности куста скважин. Это значение производительности поддерживает регулятор расхода. При аварийном закрытии одной из скважин куста (например, при срабатывании подземного или устьевого клапана-отсекателя) его производительность уменьшается, регулятор расхода, воздействуя на исполнительный механизм, стремится восстановить прежний расход газа. Если возможность работающей скважины куста позволяет, то исполнительный механизм, приоткрывая проходное отверстие, восстанавливает прежний расход газа.

Возможны случаи, когда исполнительный механизм полностью открывает проходное отгерстие, но прежний расход газа не восстанавливается. Однако в обоих случаях производительность работающей скважины возрастает и может достигнуть недопустимых значений, что не предотвращает перегрузку куста скважин при аварийном отключении одной чз них и, следовательно, снижает надежность работы устройства.

Цель изобретения — повышение надежности работы за счет, предотвращения перегрузк и скважин куста при аварийном отключении одной из них.

Эта цель достигается тем, что устройство для автоматического регулирования производительности кустов газовых скважин снабже «о функциональным п реобразователем, инерционным звеном, реле переключения и дополнительным блоком ограничен ия сигнала, причем входы основного и дополнительного блоков ограничения сигнала соединены с выхо«ом центрального регулятора давления, а выходы — через реле, переключения с входом регулятора расхода, при этом выход датчика расхода подключен через функциональный преобразователь и инерционное звено к первому входу регулятора давления, второй вход которого соединен с выходом .датчика давлен ия, а выход регулятора давления подключен к третьему входу реле переключения.

Предлагаемое устройство исключает перегрузку скважин куста при аварийном отключении одной из них и обеспечивает сигнализацию аварийного отключения скважины, что дает возможность предупредить развитие аварии и уменьшить затраты на последующий ремонт и интенсификацию скважин.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2— за в исимость между давлением (P) перед исполнительным механизмом и производ ительностью (Q) куста скважин.

Устройство содержит установленный на каждом шлейфе 1 куста скважин датчик давления 2 и регулятор да влен ия 8 газа, датчик расхода 4 и регулятор расхода 5 газа, связанный с исполнительным механизмом б, центральный регулятор давления 7, установленный на газосборном коллекторе 8, основной и дополнительный блоки 9 и 10 ограничения сигнала,,входы которых соединены с выходом центрального регулятора давления 7 газа, а выходы — через реле переключения 11 с входом регулятора, расхода 5, при этом выход датчика расхода 4 подключен через функциональный преобразователь 12 .и инерционное звено 18 к первому, входу регулятора давления 8, второй вход которого соединен с вы10 ходом датчика давления 2, а выход вЂ,с третьим входом реле переключения 11.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

При нормальной работе куста газовых скважин автоматическое регулирование их производительности осуществляется по отклонению давления в газосборном коллекторе 8.

Центральный регулятор давления 7 газа, воспринимая отклонение давления, отрабатыва20 ет выходной сигнал который подается одно.временно на,вход основного и дополнительного блоков 9 и 10 ограничения сигнала. Основной блок 9 ограничения сигнала настроен так, что выходной сигнал центрального pery25 лятора давления 7 газа повторяется на его выходе вплоть до значения, соответствующего максимально допустимой производительности куста. Если выходной сигнал центрального регулятора давления 7 превысит это максимально допустимое значение, на выходе основного блока 9 ограничения сигнала остается сигнал, значение которого будет соответствовать максимально допустимой производительности куста.

Дополнительный блок 10 ограничения сигнала настроен так, что на его выходе сигнал не может превысить величиау, соответствующую максимально допустимой производ««тельности куста скважин за вычетом максималь40 но допустимой производительности одной скважины.

При нормальной работе куста скважин выходной сигнал блока 9 ограничения сигнала через один из входов реле переключения

45 II поступает на вход регулятора расхода 5.

Другой вход реле переключе««ия 11, к которому подведен выходной сигнал дополнительного блока 10 ограничения, при этом закрыт заслонкой.

50 Таким образом, заданное значение производительности любого куста скважин, поступающее на вход регулятора расхода 5, формируется центральным регулятором давления

7 и, благодаря основному блоку 9 ограничения сигнала, не может превысить значения, соответствующего максимально допустимой производительности куста скважин. Если производительность соответствующего куста скважи н не равна заданному значению, регулятор расхода 5 воздействует на исполнительный механизм б, восстанавливая производительность куста скважин на заданном уровне.

При аварийном отключении скважины максимально допустимая производительность куста уменьшается на,величину максимально

601393

65 допустимой производительности отключенной скважины. Следовательно, при аварийном отключении:величина задающего сигнала, поступающего на вход регулятора расхода 5, должна быть уменьшена. В этом случае не будет перегрузки куста скважин.

Уменьшение задающего сигнала достигается тем, что,при отключении скважины к регулятору расхода 5 вместо выходного сигнала основного блока 9 ограничения сигнала подключается выходной сигнал дополнительного блока 10 огр анич ения сиги ал а.

Сигнал переключения формируется датчиком давления 2, регулятором давления 8 газа, функциональным преобразователем 12 и инерционным звеном 18 и подается на третий вход реле переключения 11 во вторую камеру слева. При этом второй вход реле переключения 11 (со стороны выхода основного блока 9 ограничения сигнала) закрыт, вследствие чего .на,выход регулятора расхода 5 через,первый вход реле переключения 11 поступает, сигнал от дополнительного блока 10 ограничения сигнала. Так как дополнительный блок 10 ограничения сигнала пропускает от центрального регулятора давления 7 сигнал, не,превышающий величины, соответствующей максимально допустимой производительности куста скважин при отключенной скважине, то регулятор расхода 5 обеспечивает поддержание производительности куста в пределах допустимых значений.

Для .формирования сигнала переключения используют следующий принцип. При нормальной работе куста скважин статическая характеристика куста,,представляющая собой зависимость между давлением P перед исполнительным механизмом б и производительностью Q куста, имеет вид кривой 1 (фиг. 2).

Если количество работающих скважин в кусте уменьшается (в результате аварийного отключения), то статическая характеристика куста скважин смещается вниз и и меет вид кривой 2.

Из приведенных статических характеристик следует, что в обоих случаях каждому значению производительности соответствует определенное значение давления. Например, если Dpоизводительность куста скважин равна Q< и все скважины включены, то давление перед, исполнительным механизмом б должно быть равным Ро. Если же давление меньше Р,, то следует вывод, что не все скважины куста включены. Таким образом, по отклонению давления в шлейфе от величины, оп|ределяемой по статической характеристике куста Р = f(Q), можно судить о факте отключения скважины.

Сравнение текущего значения давления, измеряемого датчиком давления 2, с требуемым,по статической характеристике осуществляется регулятором давления 8. Статическая характеристика куста скважины реализуется функциональным преобразователем 12. При изменении производительности, куста скважи5

40 ны выходной сигнал датчика расхода 4 газа изменяется и,функциональный преобразователь 12 в соответствии со статической характеристикой куста скважины преобразует его в сигнал, пропорциональный требуемому значению давления.

Выходной сигнал функционального преобразователя 12 через инерционное звено 18 подается на вход регулятора давления 8, в котором он сравнивается с сигналом от датчика давления 2. Если разность этих сигналов не,превышает нечувствительности регулятора давления 8, то сигнал на его выходе равен нулю, правое сопло реле переключения 11 при этом открыто и к регулятору расхода 5 подключен основной блок 9 ограничения сигнала.

При аварийном отключении скважины и любой, производительности куста текущее значение давления всегда меньше давления, определенного по статической характеристике куста скважины. Поэтому сигнал от функционального преобразователя 12 будет больше сигнала от датчика давления 2, и на выходе регулятора давления 8 появится сигнал, равный единице, извещая об аварийном отключении скважины. При этом второй вход реле переключения 11 перекроется и откроется его первый вход, а на вход регулятора расхода 5 газа будет подключен выход дополнительного блока 10 ограничения сигнала.

Заданная производительность куста скважин в этом случае не будет превышать максимально допустимого значения и, следовательно, скважины не будут перегружены.

Предотвращение перегрузки скважин позволяет уменьшить число обводных, газовых скважин и увеличить объем добычи газа, При этом увеличивается,межремонтный .период эксплуатации окважин и уменьшаются затраты на их капитальный ремонт.

Формула изобретения

Устройство для автоматического регулирования производительности кустов газовых скважин, содержащее установленные на каждом шлейфе куста датчик и регулятор давления, датчик и регулятор расхода газа, связанный с исполнительным механизмом основной блок ограничения сигнала и установленный на газосборном коллекторе центральный регулятор давления газа, о т л ич а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения надежности работы за счет предотвращения перегрузки скважин куста при аварийном отключении одной из них, оно снабжено функциональным преобразователем, инерционным звеном, реле переключения и дополнительным блоком ограничения сигнала, причем входы основного и дополнительного блоков ограничения сигнала соединены с выходом центрального регулятора давления, а выходы — через реле переключения с входом регулятора расхода, 601393 о

/ !!

Составитель Н, Туленинов

Текред В. Рыбакова

Редактор Н. Петрова

Корректор В. Гутман

Заказ 82/200 Изд. № 104 Тираж 734

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-З5, Раушская наб., д, 4/5

Подписное

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент» при этом выход датчика расхода подключен через функциональный преобразователь и инерционное звено к первому входу регулятора давления, второй вход которого соединен с выходом датчика давления, а выход регулятора давления подключен к третьему входу реле переключения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Водяник П. Ф. «Автоматизация управления процессами добычи газа», М., «Недра», :1 974.

2. «Автоматика и вычислительная техника на газовых промыслах за рубежом», серия

«Газовое дело», М., ВНИИОЭНГ, 1966.

3. Тараненко Б. Ф. «Автоматическое управление установками низкотемпературной сепарации газа», И., ВНИИЭГАЗПРОМ, 1975, с. 39 (прототип).