Автоматическая система управления дебитом кустов газовых скважин

 

Изобретение относится к технике автоматического управления и может быть использовано в системах управления технологическими процессами добычи и подготовки газа. Цель изобретения - повышение надежности управления. Автоматическая система управления дебитом кустов газовых скважин содержит исполнительные механизмы 4, интегрально-пропорциональные регуляторы 5, задатчики дебита газа 6, 13, преобразователи разности давлений 7 и датчики давлений 10, 11. Воздействие на исполнительные механизмы 4 формируют пропорционально перепаду давления, определенному между конечной точкой эталонного шлейфа 2, выбранного с заведомо известными техническими характеристиками, и конечной точкой каждого последующего шлейфа 1, при этом дебит газа в эталонном шлейфе 2 поддерживается автономно в зависимости от давления в общем газовом коллекторе 3. 1 ил.

СО)ОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) А1 (51)4 Г 17 D 3/00

i ——

L.

f r .н

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

4 t

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4340487/25-29 (22) 01.09.87 (46) 15.12.89. Бюл ° )(46 (71) Научно-производственное объединение "Промавтоматика (72) В.Я.Бырко, А.Р>.Лихачев и В.Л.Пацюк (53) 621.643 (088.8) (56) Лвторское свидетельство СССР

)(667667, кл. Е 21 В 43/00, 05 11/()О, 197 (54) АВТОМАТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ДЕБИТОМ КУСТОВ ГАЗОВЫХ СКВАЖИН (57) Изобретение относится к технике автоматического управления и может быть использовано в системах управления технологическими процессами добычи и подготовки газа. Пель изобретения — повышение надежности управления. Автоматическая система управления дебитом кустов газовых скважин содержит испольнительные механизмы

4, интегрально-пропорциональные регуляторы 5, задатчики дебита газа

6,13, преобразователи разности давлений 7 и датчики давлений 10,11.

Воздействие на исполнительные механизмы 4 формируют пропорционально перепаду давления, определенному между конечной точкой эталонного шлейфа 2, выбранного с заведомо известными техническими характеристиками, и конечной точкой каждого последующего шлейфа 1, при этом дебит газа в эталонном шлейфе 2 попдерживается автономно в зависимости от давления в обшем газовом коллекторе

3. 1 ил. (1529004

Изобретение относится к технике автоматического управления и регулирования технологическими процессами и может быть использовано на газоковденсатных и газовых месторождениях, в системах управления технологическими процессами добычи и подготовки газа.

Цель изобретения — повышение надежности управления.

Указанная цель достигается тем, что воздействие на исполнительные механизмы формируют пропорционально перепаду давления, определенному между конечной точкой эталонного шлейфа, выбранного с заведомо известными техническими характеристиками и конечной точкой каждого последующего гшейфа, при этом дебит газа в эталонном шлейфе поддерживается автономно в зависимости от давления ч общем газовом коллекторе.

15

20 делителем кустов газовых скважин включает и газовых шлейфов 1 (один из которых эталонный 2), подключенных к общему газовому коллектору 3 и далее к установке комплексной подготовки газа (У1(ПГ) (не показана).

По числу илей*ов установлено п исполнительных механизмов 4, связанных с соответствующими интегральнопропорциопальными регуляторами 5, один вход которых связан с задатчиком

Ф

6 дебита газа, а другой — с выходом преобразователя 7 разности давлений.

Преобразователь 7 разности давлений двумя импульсными линиями 8 и 9 подсоединен к конечным точкам отбора давлений с датчиками 10 и 11 пт соответствующего контролируемого шлейфа

1 и эталонного шлейфа 2. При этом к одному входу пропорционально интегрального регулятора 5, принадлежащего эталонному шлейфу 2, подсоединен выход датчика 1? давления, установленного на общем газовом коллекторе

3, а к другому входу — автономный эадатчик 13 дебита °

Автоматическая система управления дебитом кустов работает следующим образом.

Представленную на чертеже кустовую схему сбора газа по индивидуальным шлейфам с общим коллектором 3 можно .

35

45

55 ю

На чертеже изображена схема уст- 25 ройстна.

Автоматическая система управления описать и статике системой следующих уравнений:

Уравнение движения газа по i-му горизонтальному шлейфу:

P -Pz

i=(1,n), 1; Л; РТ 1.; 12 П 5 где Р„, Р, — давление газа в начале шлейфа (на устье скважин) и в конечной его точке;

9 — дебит газа по плей*у;

1; — коэффициент гидравлического сопротивления гялейфов;

à — козРх ициент сжимаемости транспортируемого газа н универсальная газовая постоянная;

Т; — абсолютная температура газа в конечно"t точке шлейфов; !.; — длина шлейфа 1;

à — внутренний диаметр 1 трубы шлейфа 1.

Уравнение расхода газа через исполнительный механизм:

1 2 г г q i (1 и)

2« . (о. о

I где коэААициент расхода га3 а давление к

rasa в общем коллекторе 3;

Я, — площадь проходного сечения исполнительного механизма 4

Уравнения материального баланса по притоку и отбору газа:

Ч= Ч 1 м

0 =,0 О

I где q; — дебиты газа по шлейфам 1; (; — отборы газа на технологи ческую подготовку из общего коллектора 3;

Прп равенстве диаметров D, шлей—

Лов 1 в представленной схеме сбора

> M>< >< м><» 2

i=- (1, n) 35

i=(2,n) .

b, Г, =Р„-Р„, 55

5 15290 газа длина J,, нлей*ов 1 определяется выражениями,авление газа P в общем коллекк торе 3 определяется притоками газа в коллектор 3, которые зависят от величины проходных сечений Я ( исполнительных механизмов 4, отбором газа О„ на технологическую подготовку, величина которого определяется технологическими возможностями и регламентом работы УКПГ, а также зависит от гидравлических характеристик )<; шлейфов 1 и величины 20 пластового давления, которые стохастически изменяются во времени.

Такиг< образом, величина давления газа Г в общем коллекторе 3 является функцией г<ногих параметров, 25 поэтог<у в предл".ãëåìîì способе предусматривается стабилизация этой величины локальной системой автоматического регулирования, управляющим воэдействиегг которой является приток .(дебит) газа q< и общий коллектор 3 от эталонного <<лей*а 2 (длиной L<).

Стабилизация обеспечивается настройкой задания Р „ ПП-регулятору 5 от автоногшогA задатчик;I 7 .

Дебитагп< остапьных (и-1) шлей«>ов управляют аналогичпь<ии локальными контурага< общег системы автоматического регулирования дебита кустов. Еа исполнительных механизмах этих шлейфов сигналы формируются П>-регуляторамн 5 пропорционально разности между выходными сигналаг<и от преобразователей 7 разности давлений и сигналагги запалил дебита q, по шлейфам 1. о 45

Сигналы задания q по всем (и-1) <> шлейфам устапаг>лиг>пют вручную от автономных задатчиков <>.

При этог< ПП-регуляторы 5 на щпейфах настраивают Il;1 задание <1 вели о 50 чина которого подбирается с учетом двухсторонних огра»ичений, налагаемых на дебиты скв<1жиг< кустов:

> tI

<1 (и о (<> где <1,, а, — миниг<альдо и максималь1 1 но д;пуетимые производите „пс сти скважин куста.

В процессе функционирования системы автоматического управления изменение величины Г давления газа в общем к коллекторе 3, например его уменьшение вследствие увеличения нагрузки технологических линий УКПГ, вызывает поступление сигнала на исполнительный механизм 4 эталонного шлейфа 2 (длиной J.,). Г результате процесса регулирокания проходное сечение исполнительного механизма 4 увеличивается, что вызывает увеличение дебита газа q, по эталонному шлейфу 2

1 и изменение давления Р в его конеч2 пой точке. A так как давление Р2 является опорным давлением для преобразователей 7, то его изменение вызывает и соответствующее изменение выходных сигналов преобразователей

7. П11-регуляторы 5 формируют при. этом на своих выходах сигналы управления, пропорциональные разностям сигналов преобразователей 7 и сигналов задания дебитов q от автоном<<г ных задатчиков 6, которые воздействуют на исполнительные механизмы 4 всех (n 1) шлейфов, вызывая степень открытия илп закрытия их.

Таким образог<, исполнительные механизмы 4 отрабатывают управляющие сигналы, пропорциональные величине >,Р, определенной через опорное давление

Различие в длине шлейфов 4L-обусФ лавливает и различные значения величин давлений Г в конечной точке г<лейфов, поэтоггу при изменении величины Р2 опорного давления управляю21 щие сигналы на исполнительные механизмы будут пропорциональны индивидуальной длине шлей*ов 1.,, что вызывает и соответствующие изменения в дебитах газа q по (п-1) шлейфам.

Колебания давления газа Р„ в общем коллекторе 3 будет однозначно вызывать изменения дебитов q газа

1 по шлейфам вследствие поддержания регуляторами 5 заданных значений дебитов q

«>

Реличина перепада давлений на каждом из (n-1) ыпе-.>фе, которую можно определить как разность между давлением газа Р<, на устье сквалин (в начальной точке г.глейфа) и давлением Г>, в его конечной точке, яв1529004 ляется нелинейной Аункцией от расхода газа q. по шлей»»:у, поэтому при

1 изменениях величин»»;, превышающих определенный диапазон, будет сказываться нелинейность, что потребует перестройки заданий q по всем

»о (п-1) шлейфам, т.е. потребует введение поправочного коэ»»х»»ициента по заданию регуляторам 5.

Формула изобретения

20 мами

Соса»»итель Г.Егоров

Texpe/» Л.Сердюкова Корректор JI.Патай

Редактор И.Сегляник

Заказ 7837/34

Тираж 43

Годпис»»ое

ВНУШИ Г 1сударственного комитет» и»»эобретен»»ям и открытиям при ГКНТ Сггн

113035, Москва, 4-3), Раушская наб., а. 4/5

Проиэводстне»»»»о-иэдате:»ьск»»й ком.=:инат Патент", г.ужгород, ул. Гагарин», 1 )1

Автоматическая система управления дебитом кустов газовых скважин, содержащая регуляторы расхода газа в каждой скважине, подключенные к исполнительным механизмам, установленным на шлейфах скважи»», датчик давления в газосборном коллекторе и ручные задатчики расхода газа, о т л и— ч а ю щ а л с я тем, что, с целью повышения надежности управления, она снабжена датчиками давления в каждом шле 1» »е, регуляторы расхода газа содержат во всех, кроме одного шлей» »а, выбранного в качестве эталонного, преобразователи разности давлений, подключенные первьп» входом к датчикам давления, расположенным в соответствуюг»их шлей»*ах, и вторым входом к датчику давления, расположенному в эталонном шлейфе, и интегральнопропорциональиые регуляторы, подключенные своим первым входом к выходу преобразователей разности давлений, а вторые входом — к ручным задатчикам расхода газа, а регулятор расхода газа эталонного шлейфа содержит интегрально-пропорциональный регулятор, причем первый его вход соединен с датчиком давления в общем газовом коллекторе, а второй с ручным задатчикои давления, а выходы всех интегрально-пропорциональных регуляторов соединены с исполнительными механиз