Система регулирования технологического режима установки низкотемпературной сепарации газа

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик с присоединением заявки ¹ (23).Приоритет—

25 J 3/08

6 05 0 27/00

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий

Опубликовано 15.10.80. Бюллетень № 38 (53) 4Ê 66. 012-62 (088.Я) Дата опубликования описания 15 1080 (72) Автор изобретения

В.Ф.Тараненко

Специальное проектно-конструкторское бюро нНромавтоматика" (71) Заявитель (54) СИСТЕМА РЕГУЛИРОВ

РЕЖИМА УСТАНОВКИ

СЕПАРАЦИИ

АНИН ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО

НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ

ГАЗА

Изобретение относится к устройствам автоматического управления и регулирования технологических процессов и может быть использовано в газодобывающей промышленности на 5 газоконденсатных месторождениях, обус. троенных установками низкотемпературной сепарации (НТС) газа.

Известна система регулирования технологического режима установки 10

НТС, содержащая каплеотделитель, теплообменник, ниэкотемпературный сепаратор и разделительную емкость, соединенные между собой трубопроводами, а также регулятор температуры газа, (5 вход которого связан с датчиком температуры, установленным на линии пред. варительно охлажденного газа, а выход — с исполнительным механизмом, установленным на байпасной.линии 20 теплообменника, регулятор давления газа "до себя", установленный иа линии предварительно. охлажденного газа и дозирово .ный насос ингибитора гидратообразования (например, метанола 25 или дизтиленгликоля) (1) .

Данная система не обеспечивает поддержание оптимальной температуры сепарации и минимально-необходимого расхода ингибитора гидратообразова- 30

2 ния. При неизбежных изменениях гаэопотребления давление в низкотемпера-турном сепараторе изменяется. Это приводит к изменению перепада давл- ния на регуляторе давления газа "до себя" и соответственно к измене;-ию температуры газа в низкотемпературном сепараторе. Изменение температуры окружающего воздуха также приводит к изменению температуры в сепаратор -.: и во входной линии.

Стабилизация давления газа перец регулятором давления не обеспечивает заданный расход газа через установку НТС, так как при изменении пластового давления и гидравлических сопротивлений приэабойной эоны пласта, скважин и шлейфов расход газа изменяется. Нестабильность параметров требует соответствующего изменения рас"хода ингибитора гидратообразования.

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению являетсн систе ма автоматического регулирования технологического режима установки НТС, содержащая каплеотделитель, теплообменник, низкотемпературный сепаратор и разделительную емкость, соединенные между собой трубопроводами, а также регулятор температуры газа, К АВТОРСКОМУ СВИДЕПЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 231178 (21) 2688360/23-26 (51) М

771422 вход которого связан с первым датчи- ветственно датчики расхода конденсата ком температуры, установленным на и ингибитора гидратообразования, а линии выхода газа из ниэкотемператур- выход второго вычислительного блока ного сепаратора, а выход — с испол- .соединен с входом регулятора темперанительным механизмом„ установленным туры газа. на байпасной линии теплообменника, . Принципиальная схема автоматичес регулятор расхода газа, вход которого кой системы регулирования технологисоединен с датчиком расхода газа, уста- ческого режима установки НТС приведеновленным на выходной линии, а выход- на на чертеже. с исполнительным механизмом, установ- Система содержит каплеотделитель ленным на линии предварительно охлаж- теплообменник 2, низкотемпературный денного газа, регулятор расхода сепаратор 3, разделительную емкость ингибитора гидратообразования, пер- 4, первый датчик 5 и регулятор темпевый вход которого соединен с датчи- ратуры газа 6, датчик 7 и регулятор ком расхода, установленным на линии ин- расхода газа 8, установленные на гибитора гидратообраэования,а выход — выходной линии 9. Регулятор темперас исполнительным механизмом, установ- 15 туры газа 6 подсоединен к исполнительленным на той же линии, при этом вто- ному механизму 10 на байпасной линии рой вход регулятора расхода ингибитора 11 теплообменника 2, а регулятор гидратообразования соединен с выходом расхода газа 8 — к исполнительноМу вычислительного блока, ко входу кото- механизму 12 на линии 13 предваритель рого подключены датчик расхода газа, 2О но охлажденного газа иэ теплообменпервый датчик температуры, второй дат- ника 2. Система включает в себя чик температуры, установленный на датчик 14 и регулятор расхода ингивходной линии, первый и второй дат- битора 15, к входу которого подсоечики давления, установленные, соот- динен выход первого вычислительного ветственно, на.линии выхода газа из g блока 16. К входу первого вычислиниэкотемпературного сепаратора и на тельного блока 16 подключены датчик входной линии, а также датчик концен- расхода газа 7, первый 5 и второй трации, установленный на линии инги- 17 датчики температуры, первый 18 битсра гидратообразования (2) . и второй 19 датчики давления, устаВ процессе эксплуатации установки О новленные соответственно на линии 20

НТС ее характеристика, представляю- выхода газа иэ низкотемпературного щая собой зависимость прибыли от тем- сепаратора 3 и на входной линии 21, пературы сепарации, изменяется. Это на линии 22 ингибитора гидратообрасвязано с изменением пластового давле- зования — датчик концентрации 23 и ния по мере отбора газа иэ пласта, с исполнительный механизм 24, соедиизменением режимов работы скважин, к ненный с регулятором расхода ингикоторым подключена установка НТС, с битора 15. изменением состава газа во времени и Система содержит также датчик при подключении к установке новых расхода конденсата 25 и второй вычисскважин и по другим причинам. Поэтому лительный блок 26, к первому и второоптимальное значение температуры се- 40 му входам которого подключены, соотпарации, обеспечивающее получение мак- ветственно, датчики 25 и 14 расхода симальной прибыли, не остается посто- конденсата и ингибитора гидратообраянным, оно со временем "дрейфует" зования, а выход второго вычислислучайным образом. Для его определе- тельного блока 26 соединен со вторым ния периодически находят упомянутую 4 входом регулятора температуры 6. выше характеристику установки НТС Автоматическая система работает и корректируют задание регулятору следующим образом. температуры. В промежутках времени Текущие значения температуры сепамежду корректировкой задания регуля- рации, расхода газа через установку тор температуры поддерживает опти- 0 НТС и расхода ингибитора гидратообрамальное значение с большой погреш- эования, определяющие технологичесностью. При этом чем больше интервал кий режим .Установки НТС, измеряются времени между корректировкой эада- датчиками 5, 7 и 14, соответственно, ния регулятору температуры, тем мень- температуры, расхода газа и расхода ше точность поддержания оптимальной ингибитора гидратообразования. Сигнатемпературы сепарации. лы, пропорциональные текущим эначеВ этом недостаток данной системы. ниям этих параметров, поступают .на

Целью изобретения является повы- первые входи регуляторов, соответшение точности поддержания оптималь- ственно, температуры 6, расхода газа ной температуры сепарации. 8 и расхода ингибитора гидратообразоЭта цель достигается тем,что QQ вания 15. На вторые входы этих регусистема дополнительно содержйт датляторов поступают сигналы, пропорциочик расхода конденсата, установленный нальние заданным значениям соответстна линии выхода конденсата, и второй вующих технологических параметров. При вычислительный блок, к первому и вто- При этом на второй вход регулятора рому входам которого подключены соот- gg расхода газа 8 сигнал поступает от

771422 ручного задатчика или главного регулятора данления (на чертеже не показаны), а на второй вход регулятора расхода ингибитора гидратообразования 15 - от первого вычислительного блока 16, который по измеренным (при помощи датчиков 5,18,7,19,17,23)

5 значениям температуры и давления сепарации, расхода газа через установку НТС, давления и температуры газа во входной линии 21, концентрации ингибитора гидратообразования определяет минимально-необходимый расход ингибитора гидратообразонания. Вычисление этого расхода осуществляется уже по известному алгоритму.

Каждый регулятор расхода 8 и 15 1% реагирует на отклонение текущего значения, соответственно расхода газа и расхода ингибитора гидратообразования, от заданного значения и отрабатывает регулирующее воздействие на 20 исполнительные механизмы 12, 24 до тех пор, пока величина отклонения не станет равной нулю. Таким. образом, расход газа через .установку НТС поддерживается на заданном значении, а расход ингибитора гидратообразова-. ния — на минимально-необходимом значении, определяемом при помощи первого вычислительного блока 16.

Заданное значение регулятору температуры газа б формирует второй вычислительный блок 26. его функциональное назначение — определение прибыли и поиск оптимальной температуры сепарации.

Текущая прибыль определяется по измеренным (при помощи датчика 14 и 25) значениям расхода ингибитора гидратообразования и конденсата по формуле

П = Ц q --Ц q. (руб/ч), (y) 40 где Ц,,Ц - цена койденсата и ингибитора гидратообразования, руб/кг, q„,q — расход конденсата и ингибитора гидратообразования, кг/ч, Поиск оптимальной температуры сепарации осуществляется например, по известному алгоритму Гауса-Зейделя, сущность которого состоит в следующем. В качестве начальной точки поиска второй вычислительный блок 26 принимает, например, максимально допустимую температуру сепарации. Ее значение вводится в виде задания регулятору температуры 6..Последний сравнивает текущее значение температуры, измеренное датчиком температуры 5, с заданным и в случае их неравенства воздействует на исполнительный механизм 10 до тех пор, пока их значения бо не станут одинаковыми. Через некоторое время после выдачи задания регу-.. лятору температуры б второй вычислительный блох 26 определяет по формуле (1) значение прибыли и уменьшает на Я величину Ь 8 заданное значение температуры.

Задержку времени с выбирают на основе экспериментальных данных так, чтобы время было больше времени переходного процесса регулирования, которое для действующих установок

HTC составляет 0,2-0,6 ч. Приращение температуры Л9 выбирают из условия обеспечения требуемой точности определения оптимальной температуры.

Если погрешность используемого регулятора б достигает, например 1дС то знач". ниеЬ8 целесообразно принять равным 1 С.

После окончания второго переходного процесса регулирования, т.е. через время " " ., второй вычислительный блок 26 определяет новое значение прибыли и величину ее приращения

Л П=П; - П - 1, где П.;, П -g — прибыль, на i-м и на 1-1-и шаге.

Если ьП < О,вичислительный блок прибавляет к текущему заданному значению температуры величину Ь 8 и, если полученное значение не больше максимально допустимой температуры сепарации, выдает его в виде задания регулятору температуры б, иначе— выдает заданное значение, равное максимально допустимой температуре.

Если Ь П) О,вычислительный блок 26 уменьшает текущее значение температуры на величину АР, делает задержку вычислений на время, затем определяет прибыль и приращение Ь П.

Процесс уменьшения заданного значения температуры сепарации продолжается до тех пор, пока приращение при"были не станет отрицательным. Это свидетельствует о том, что на предыдущем шаге прибыль достигала максимального значения.. Поэтому после получения Л П О, второй нычи=лительный блок 26 увеличивает текущее заданное значение температуры на ЬВ .

Если Ь П), О,заданное значение температуры продолжает увеличиваться до тех пор,пока знак приращения не изменится на противоположный.

Так осуществляется поиск и поддержание температуры сепарации.

Если н пределах допустимых значений температуры сепарации нет экстремальной точки, второй вычислительный- блок

26 выводит заданную температуру на одно из граничных значений. Так, если наибольшая прибыль достигается при минимально допустимой температуре, то значение последней принимается в качестве заданного. И наоборот, если наибольшая прибыль достигается при максимально допустимой температуре, то ее значение принимается в качестве заданного.

Технико-экономическое преимущество предложенной системы состоит н том, что при изменении характеристики установки НТС система автоматически с . ф,фф .. ° Ъ.

771422" 8

Составитель Т, Чулкова

Техред И.Кузьма Корректор Н. Григорук

Редактор E. Хорина

Заказ 6667/49 Тираж 575 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретеннй и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент",. r. Ужгород, ул. Проектная, 4 находит и поддерживает оптимальное значение температуры сепарации. Благодаря этому увеличивается прибыль.

Экономический эфФект от использования данной системы приводит к увеличению технологической составляющей прибыли, которая достигает ориентировочно 5-8%, Формула изобретения

Система регулирования техноло— гического режима установки ниэкотемпературной сепарации газа, содержащая датчик и регулятор расхода ингибитора гидратообразования, вход f5 которого соединен с выходом первого вычислительного блока, связанного с датчиком расхода газа, первым и вторым датчиками температуры, первым и вторым датчиками давления, установленными соответственно на линии выхода газа иэ сепаратора и входной линии, датчиком концентрации ингибитора, а выход регулятора расхода ингибитора соединен с исполнительным механизмом линии ингибитора, регулятор температуры газа и регулятор расхода газа,связанные с исполнительными механизмами соответственно на байпасной линии теплообменника и на линии предварительно охлажденного газа, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения точности поддержания оптимальной температуры сепарации, система цополнительно содержит датчик расхода конденсата и второй вычислительный блок, к первому и второму входам которого подключены соответственно датчики расхода/конденсата и ингибитора гидратообразования, а выход второго вычислительного блока соединен с входом регулятора температуры газа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Wlggins G.L. Low Temperature

Separation. Petroleum Eng. Februar, 1957, р.. 20-23.

2.Тараненко Б.Ф. и др.Автоматическое управление гаэопромысловыми объектами, М., "Недра",1976, с. 109-113.